Author: Беляев А.В.
Tags: электротехника электротехнические материалы и изделия электрические сети энергетика
ISBN: 948-588718-009-9
Year: 2008
Text
А. В. БЕЛЯЕВ
ВЫБОР АППАРАТУРЫ,
'"
ЗАЩИТ И КАБЕЛЕИ
В СЕТЯХ 0,4 кВ
Федеральное areHTCТBo по энерrетике
Федеральное rосударственное образовательное учреждение
дополнительноrо профессиональноrо образования
ПЕТЕРБурrский ЭНЕРrЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ
(ФrоУ ДПО сПЭИПК»)
Кафедра релейной защиты и автоматики
электрических станций, сетей и энерrосистем
I
I
А.В. БЕЛЯЕВ
ВЫБОР АППАРАТУРЫ, ЗАЩИТ И КАБЕЛЕЙ
В СЕТЯХ 0,4 кВ
Учебное пособие
Санкт Петербурr
2008
2
3
УДК 621.316.9
ББК 31.232.3
Б44
ВВЕДЕНИЕ
УДК 621.316.9
ББК 31.232.3
Электрические сети 0,4 кв являются наиболее распространенными,
они примеияются на всех промышленных и сельскохозяйственных пред
приятиях, электростанциях и подстанциях. От этих сетей во MHoroM зави
сит надежная работа предприятий.
За последние rоды .,:хническая оснащенность сетей 0,4 кв сущест
венно изменилась. Получили распространение понижающие трансформа
торы 6(10)/0,4 кВ большой мощности (1000, 1600,2500 кВ'А), что привело
к значительному увеличению значений токов KopoTKoro замыкания (КЗ).
Созданы новые типы защитных аппаратов, спосоБНJ>IX отключать эти токи,
а также оrpаничивать их максимальное значение, уменьшать их термиче
ское и электродинамическое действие на защищаемые сети и аппаратуру.
Для получения реrулируемых защитных характеристик стали примеияться
выключатели с полупроводниковыми и цифровыми (микропроцессорны
ми) расцепителями. Наряду с этим совершенствуются расчетные методы
выбора аппаратуры и защит.
С применением понижающих трансформаторов большой мощности
стало очевидным существенное влияние токооrpаничивающеrо действия
электрической дуrи в месте повреждения на значения токов КЗ. Это потре
бовало про ведения соответствующих исследований и совершенствования
расчетных методов определения токов КЗ.
Сопротивление электрической дути в месте повреждения, особенно
вблизи мощных питающих источников, оказалось настолько значитель
ным, что способно по)Щерживать напряжение в месте КЗ близким к поло
вине номинальноrо. Поэтому применяемые ранее методы блокировки MaK
симальных токовых защит трансформаторов 10(6)/О,4 кВ по напряжению
для обеспечения несрабатыванюi защиты при пуске и самозапуске элек
тродвиrателей оказались неприrодными. Появились новые разработки в
этой области.
В сетях 0,4 кВ всеrда остро стояла проблема дальнеrо резервирования
отказов защит и выключателей. Осуществить это резервирование теми же
традиционными методами, как в сетях BbIcoKoro напряжения, не удавалось
из за очень существенноro снижения значений токов КЗ по мере удаления
точки КЗ от источников питания. Разрешить эту проблему оказалось воз
можным только В последние roды, коrда для защиты электрических сетей
стала применяться цифровая техника.
Для повышения надежности электроснабжения на мноrих предпри
ятиях строят собственные электростанции небольшой мощности напряже
ннем 6(10) кВ. UJирокое распространение получает аварийное электро
снабжение от собственных маломощных дизель rенераторов напряжением
111
:11
1
Одобрены и рекомендованы к опубликованию Ученым советом института
Протокол N!! 4 от 20 декабря 2006 r.
Научный редактор М.л. Шабад, профессор кафедры рзл.
БЕЛЯЕВ А. В.
Б 44 Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ. СПб.:
пэипк, 2008 r. 230 с.
В кииrе рассмотрены расчеты токов коротких замыканий, выбор
аппаратуры, защит и кабелей в электрических сетях 0,4 кВ электростанций
и подстанций энерrосистем, промышленных и сельскохозяйственных
предприятий. Приведены справочные материалы, необходимые для расче
тов. Рассмотрены вопросы аварийноrо электроснабжения, дальнеrо резер
вирования отказов защит и выключателей и применения цифровой техники
в сетях этоrо напряжения.
Предназначена для работников проектных орrанизаций и для пер
сuнала обслуживающеrо элекТрические сети.
ISBN 978 5 88718-009 9
@ПЭIПIК, 2008
4
5
0,4 кВ. При этом сети 0,4 кВ работают в особо сложных условиях, коrда
при питании от энерrосистемы токи КЗ MorYT быть весьма значительны, а
при питании от собственных элеl<тростанций или аварийных источников
уменьшаются в несколько раз. Однако требования к защите сети (быстро
действие, надежность, селективность, чувствительность) не снижаются. В
этих условиях особенно остро встает вопрос комплексноrо подхода к BЫ
бору аппаратуры, защит и кабелей. Наряду с этим применяются специаль
ные решения по обеспечению самозапуска электродвиrателей, поскольку
мощность аварийноrо источника питания меньше OCHoBHoro.
Это вносит свои особенности в расчеты токов КЗ и защит при пита
нии от маломощных reHepaTopoB в ряде случаев возникает необходимость
учитывать затухание токов КЗ в сетях напряжением 0,4 кВ.
Получают распространение цифровые защиты трансформаторов
6( 1 0)/0,4 кВ, для которых также необходимо учитывать специфику расче
тов и выполнения лоrики защиты.
В этой книrе, которая является значительно дополненным изданием
моей работы, выпущенной в 1988 r. под таким же названием, сделана по
пытка осветить накоплеНН IЙ опыт решения указанных выше проблем.
rлавы 14 и 15 книrи написаны совместно с кандидатом технических
наук М.л. Эдлиным.
Цель данной книrи оказать читателю практическую помощь при BЫ
боре аппаратуры, защит, кабелей, а также построении схем сетей 0,4 кВ,
поскольку все эти вопросы для сетей данноrо напряжения неразрывно свя
заны и при рациональном проектировании должны решаться совместно.
В книrе показано, как рассчитать токи КЗ, учесть токооrpаничиваю
щее действие электрической дyrи в месте повреждения, какие значения TO
ков прииять для выбора аппаратуры и какие для проверки чувствитель
ности защит, как оценить возможность самозапуска электродвиrателей и
рассчитать возникающие в этом режиме токи. Дана информация об aBTO
матических выключателях и предохранителях и их защитных характери
стиках. Рассмотрены вопросы выбора кабелей, аппаратуры, рабочих ycтa
вок защит электродвиrателей, сборок, питающих трансформаторов и aBa
рийных reHepaTopoB. Указано на недостатки защитных характеристик He
которых типов существующих автоматических выключателей. Описаны
BhIHoclibIe релейные защиты и области их применения. Изложены принци
пы выполнения аварийноrо электроснабжения и обеспечения rpупповоrо и
поочередноrо самозапуска электродвиrателей. Рассмотрены особенности
защит аварийных reHepaTopoB 0,4 кВ и трансформаторов 6(10)/0,4 кВ, BЫ
полнение блокировки максимальных токовых защит трансформаторов и
reHepaTopoB при пуске и самозапуске электродвиrателей, а также дальнеrо
резервирования отказов защит и выключателей на основе применения
цифровых реле. Даны примеры решения задач.
В приложении приведены справочные материалы для расчетов токов
КЗ.
Сеть напряжением 0,4 кВ может хорошо функционировать только TO
[да, коrда заранее предусмотрены и рассчитаны все возможные режимы ее
работы, правильно выбраны первичные схемы, кабели, защиты, противо
аварийная автоматика, схемы управления каждоrо присоединения. Только
в условиях TaKoro комплексноrо подхода ее правильное функционирова
ние подобно хорошо настроенному роялю (по выражению М.л. Шабада).
В этом самое rлавное отличие этих сетей от сетей более высоких напряже
ний, самая большая трудность и большое поле деятельности для будущих
поколений релейщиков. К сожалению, на практике это очень редко Bcтpe
чается. Поэтому задача всех релейщиков совершенствовать эти сети, дo
биваясь приближения к идеалу. Автор надеется, что данная книrа поможет
ero приближению.
Автор считает своим приятным долrом выразить искреннюю призна
тельность за ценные советы и помощь в работе над книrой профессору
М.А. Шабаду.
Замечания и отзывы просьба направлять по адресу: 196135, r. CaHKT
Петербурr, Авиационная ул., 23, Петербурrский энерrетический институт.
повышения квалификации, кафедра рзл.
1:
'1
6
1. СХЕМЫ СЕТЕЙ 0,4 кВ И ИХ ОСОБЕННОСТИ
щиту нецелесообразно подключать большое количество электроприемни
ков малой и средней мощности, так как они снижают ero надежность. Для
питания таких электроприемников (например, электродвиrателей Д2 Д7,
Д9 ДJO) образуют вторичные сборки, питающиеся непосредственно от
rлавноrо щита, и третичные сборки, питающиеся от вторичных сборок.
Третичные сборки обладают наименьшей надежноетью, их селективную
защиту выполнить трудно, и поэтому их применяют лишь в отдельных
случаях, для питания мелких инеответственных электроприемников. Токи
КЗ на сборках значительно меньше, чем на rлавном щите 0,4 кВ, что по
зволяет применять более дешевую и менее стойкую аппаратуру с неболь
шими значениями номинальных токов. При образовании сборок учитыва
ется территориальное расположение электроприемников, удобство обслу
живания, возможноеть экономии кабелей, поскольку сечение питающеrо
сборку кабеля принимают меньше суммы сечений кабелей индивидуаль
ных электроприемников ввиду их неодновременноrо включения.
Распределение электродвиrателей по сборкам зависит от их мощности
и возможности выполнения защиты сети. Технико экономические расчеты
показывают, что к rлавному щиту целесообразно, как правило, подключать
электродвиrатели большой мощности (более 55 кВт). Электродвиrатели
малой (до 10 кВт) и средней (10 55 кВт) мощности целесообразно под
ключать к вторичным сборкам. Однако в зависимости от конкретных oco
бенностей данной электроустановки одиночные электродвиrатели боль
шой мощности (но не более 100 кВт) иноrда MOryT подключаться к BTO
ричным сборкам, а средней к основному щиту 0,4 кВ.
В ответственных электроустановках с целью обеспечения надежноети
всю схему делят на две независимые части (подсистемы). Каждая из под
систем состоит из cBoero понижающеrо трансформатора Тl (Т2), питающе
rося от независимоrо источника, соответствующей секции rлавноrо щита
0,4 кВ и питающихся от нес вторичных сборок. Подсистемы взаимно pe
зервируются на разных ступенях напряжения с помощью устройств aBTO
матическоrо включения резерва (АВР). Электродвиrатели и при водимые
ими ответственные механизмы одноrо назначения обычно дублируют и
снабжают технолоrическим АВР (Дl иДЯ, Д3 и Д6, Д4 и Д5). Такие элек
тродвиrатели также разделяют на две независимые rpуппы, которые ПОk
ключают к разным подсистемам (к разным секциям rлавноrо щита 0,4 кВ,
к сборкам 1 и 2, имеющим вводы от разных секций, к разным секциям
сборки 3). Ответственные электродвиrатели, не имеющие технолоrическо
[о резервирования, подключают либо к секциям rлаВIIоrо щита 0,4 кВ, ли
бо к сборке 4, имеющей АВР со етороны питания.
При таком построении схемы надежность работы обеспечивается тем,
что в случае поrашения одной из подсистем и отказа или неуспешной pa
боты АВР между подсистемами (КЗ на шинах) напряжение в друrой под
системе сохраняется и нарушения технолоrическоrо проuесса не произой
Построение первичных схем сетей 0,4 кВ определяется технолоrией
производства, требованиями надежности электроснабжения электропри
емников в соответствии с ПУЭ [1, 2], удобетвом обслуживания, технико
экономическими показателями, а также требованиями защиты и автомати
ки. Схемы MorYT выполняться радиальными, маrистральными и смешан
ными.
Т1
r 1
: 9 дr :
I I
I I
I I
l f i
( а4
( а2
0,4 кВ
!
I АВР дrl
Т2
IABP азl
аз
.
1J
0'1 6 6 ш .6 6
2 W
l ABP
Сбо р ка 4
1
6Д96Д10
ОД8
ABPI
Рис. 1 1. Радиальная схема:
т питающие трансформаторы; ДТ аварийный дизель rенератор; Q BBOk
ные и секционный автоматические выключатели; Д электродвиrатели
Радиальные схемы (рис. 1 1). От rлавноrо распределительноrо щита
или комплектной трансформаторной подстанции (КТП) отходят линии пи
тания электродвиrателей Д 1 и Д8 и друrих электроприемников большой
мощности, а также сборок l (распределительных пунктов). К rлавному
i'
I
, I
9
дет, так как сработает АВР электродвиrателей и друrих ответственных
электроприемников (в современных схемах АВР секций запрещается при
КЗ на одной из них).
Для особо ответственных электроприемников (от которых зависит
безаварийный останов производства с целью предотвращения уrpозы жиз
ни людей, взрывов, пожаров, повреждений дороrостоящеrо оборудования)
предусматривают третий, аварийный источник питания, например аварий
ный дизель rенератор дr. Один из вариантов ero подключения развил
кой на обе секции 0,4 кВ, в этом случае он резервирует каждую из подсис
тем независимо от состояния друrой подсистемы. Однако расчеты надеж
ности электроснабжения показали нецелесообразность этоrо ваРИaIпа, по
скольку вероятность потери питания от основных источников на порядок
больше вероятности повреждения секции. Кроме Toro, осуществление это
ro варианта связано с неоправданным усложнением первичной и вторич
ной коммутации. Поэтому в настоящее время аварийный дизель rенератор
подключают на одну из секций, а при ero недостаточной мощности по
одному на каждую секцию. Чтобы не переrpузить [енератор, все электро
приемник и, кроме особо ответственных, отключаются при потере OCHOB
ных источников питания защитой минимальноrо напряжения (с выдерж
кой времени), а затем устройство АВР дr отключает выключатели Ql и Q2
и включает питание от [енератора и секционный выключатель Q3 [3].
Подробнее об аварийном электроснабжении см. rлаву 13.
Мazuстральные схемы (рис. 1 2). Распределение энерrии от тpaHC
форматоров тl и Т2 дО сборок 1,2 и электродвиrателейДl,Д2 выполняет
ся с помощью шинопроводов маrистральных (ШМ) и распределительных
(ШР), к которым подсоединяют электроприемники.
4, 5, 6, подключенные по маrистральной схеме и имеющие АВР на вводах,
предназначены для питания электродвиrателей малой мощности (в OCHOB
ном задвижек). На вводах в сборки 4 и 6 установлены реакторы для сниже
ния токов КЗ и обеспечения стойкости автоматических выключателей АП
50 отходящих линий. Для резервноrо питания используется специальный
резервный трансформатор ТСНр, от KOToporo проложен шинопровод,
имеющий ввод на каждый из rлавных щитов 0,4 кВ.
пн : : 2шм $
CeXЦU If!' f И!J f&щuя2 f. Сеиц Ш/f'
[ ' 'l l' i
4 J OДJ
@. ---{Wj-- Од.2 Д8 д9
Д1
jl
д1 Д2
0.* ,,8 ШМf
" ' kt
Рис. 1 3. Смешанная схема:
ТСН рабочий трансформатор; ТСНр резервный трансформатор
Построение схемы сети 0,4 кВ в большой степени определяется зна
чениями токов коротких замыканий (КЗ) дЛЯ выбора аппаратуры и защит, а
также оrpаничеНIIЫМИ возможностями при меняемых защитных аппаратов
(автоматических выключателей и плавких. предохранителей).
Для этих сетей характерно весьма значительное (в десятки раз боль
шее, чем в сетях напряжением выше 1000 В) влияние сопротивлений эле
ментов питающей схемы на значения токов КЗ, быстрое снижение значе
ний токов КЗ по мере удаления места повреждения от шин rлавноrо щита
0,4 кВ. Например, если при расчетах токов КЗ в сетях 6(10) кВ сопротив
ление кабеля с алюминиевыми жилами сечением 3х150 мм 2 длиной 200 м
можно не учитывать, то в сети 0,4 кВ такой же кабель, подключенный к
шинам rлавноrо щита за трансформатором мощностью 1600 кВ, А, снижает
значение тока трехфазноrо металлическоrо КЗ в 8,7 раза по сравнению с
аналоrичным значением тока КЗ дО кабеля.
ctl!fi'<1l ,
СБDрка 2
Рис. 1 2. Маrистральная схема
Смешанные схемы. Представляют собой комбинации из радиальных
и маrистральных схем. На рис. 1 3 по казана одна из таких схем, примеияе
мая для питания собственных нужд тепловых электростанций. К rлавным
секциям щитов 0,4 кВ подключены электродвиrатели больщой мощности
Дl,Д2,ДЗ, к сборкам 1,2, 3 двиrатели средней мощностиД4 Д9. Сборки
10
В сетях 0,4 кВ, в отличие от сетей напряжением выше 1000 В, приме
няют в основном только встроенные в автоматические выключатели Becь
ма неточные максимальные токовые защиты или предохранители. Поэтому
требования защиты сети наклаД!'IВают определенные оrpаничения на типы
и характеристики применяемых защитных аппаратов, длины и сечения Ka
белей и, следовательно, на построение схемы сети.
Например, при питании от rлавноrо щита 0,4 кВ кабельными линиями
(маrистралями) последовательно нескольких сборок с двиrателями боль
шой и средней мощности обычно не удается обеспечить необходимую
чувствительность защиты этих линий из за необходимоети ее отстройки от
токов пуска или самозапуска электродвиrателей. Поэтому такая маrист
ральная схема питания применяется только для электродвиrателей малой
мощности (сборки 4, 5, 6 на рис. 1 3). Для питания электродвиrателей
средней мощности используются сборки, имеюшие один или два caMO
стоятельных ввода от щита 0,4 кВ (сборки 1,2,3,4 на рис. I l). Однако и
для одиночных сильно наrpуженных сборок с большим количеством элек
тродвиrателей средней мощности также часто не удается обеспечить дoc
таточную чуветвительность защит питающих линий. В этих случаях BMe
сто одной такой сборки устанавливают несколько с самостоятельными ли
ниями питания, или питание част!! двиrателей осуществляют непосредст
венно от щита rлавноrо 0,4 кВ.
Выбор кабелей также может определяться не только наrpузкой, но и
условиями защиты, например в сетях, требующих защиты от переrpузки,
или при необходимости обеспечения достаточной чувствительноети защи
ты, коrда считается целесообразным увеличить токи кз путем увеличения
выбранноrо по наrpузке сечения кабеля (но не более чем на одну две
ступени).
Условие селективности действия защит обусловливает необходимость
сокращения количества последовательно включенных аппаратов защиты в
сети 0,4 кВ. Обычно селективными удается выполнить лишь одну две
ступени защИТЫ на учаетках от rлавноrо щита 0,4 кВ до электроприемни
ков, включая защитный аппарат отходящей от этоrо щита линии.
Из изложенноrо следует, что для сетей 0,4 кВ характерно единство
процесса построения схемы сети, выбора кабелей, коммутационных аппа
ратов и защит.
11
2. РАСЧЕТЫ ТОКОВ KOPOTKOrO ЗАМЫКАНИЯ В СЕТЯХ 0,4 кВ
2.1. Це:IЬ и особенности расчетов
Расчет выполняется с целью выбора коммутационной аппаратуры,
шинопроводов, кабелей и дpyroro электрооборудования, а также про верки
чувствительности защитных устройетв.
Особенноети расчета токов кз в сетях 0,4 кВ: необходимо учитывать
активные и индуктивные сопротивления всех элементов цепи кз; при пи
тании от энерrосистемы не учитывается затухание периодической COCTaB
ляющей тока кз из за большой электрической удаленности reHepaTopoB;
при питании от маломощных местных электростанций или автономных re
нераторов напряжением выше 1000 В затухание периодической coeтaB
ляющей тока кз не учитывается, если мощность reHepaTopa превышает
мощность понижающеrо трансформатора в пять и более раз; при питании
от автономных или аварийных [енераторов напряжением 0,4 кВ затухание
учитывается независимо от мощноети reHepaTopa.
В зависимости от цели расчета учитывают разные расчетные режимы
работы электрической схемы. При выборе аппаратуры расчетным считает
ся максимальный режим, при котором токи кз имеют максимальные зна
чения. Этот же режим учитывают при расчетах токов пуска и самозапуска
электродвиrателей с целью обеспечения несрабатывания защит в сети. При
про верке чуветвительноети защит расчетным является минимальный pe
жим, при котором токи кз имеют минимальные значения. Этот же режим
используют для проверки возможности пуска и самозапуска электродвиrа
телей.
Подавляющее большинство кз в сетях 0,4 кВ происходит через элек
трическую дуrу в месте повреждения, сопротивление которой существенно
снижает значения токов кз. По данным исследований в 85% случаев кз
возникают вследствие дуrовоrо перекрытия по изоляции [4, 5]. В 13%
случаев кз возникают вследетвие металлическоrо контакта, однако элек
тродинамические силы, пропорциональные квадрату тока кз, отбрасывают
незакрепленные металлические перемычки, разрывают закоротки неболь
шоrо сечения и КЗ переходит в дуrовое. При больших токах электродина
мические силы достиrают нескольких тонн и так быстро разрывают метал
лический контакт в меете кз, что ток кз не достиrает максимальноrо зна
чения, а сразу же оrpаничивается сопротивлением электрической дуrи (как
в токооrpаничивающих выключателях). Лишь в 2% случаев кз остается
металлическим, при условии надежно закрепленной металлической зако
ротки большоrо сечения.
Опыт эксплуатации, данные экспериментов и практика расчетов YKa
зывают на весьма существенное токооrpаничивающее действие электриче
ской дуrи в месте кз, особенно при близких кз в сетях, питающихся от
трансформаторов большой мощности. Последнее объясняется тем, что
12
введение сопротивления дуrи в цепь КЗ тем больше оrpаничивает ток, чем
меньше относительные значения сопротивлений питающих элементов цe
пи (то есть, чем больше мощносп источника питания).
Необходимость учитывать токооrpаничивающее действие электриче
ской дуrи при расчетах токов КЗ дЛЯ выбора аппаратуры была особенно
острой. коrда не было коммутационных аппаратов. способных отключать
большие "lVКИ металлическоrо КЗ. В настоящее время такие аппараты соз
даны, и необходимость учета токооrpаничивающеrо действия электриче
ской дуrи при выборе аппаратуры возникает в редких случаях.
В то же время при расчетах защит и проверке их чувствительности
учет токооrpаничиваlOщеrо действия электрической дyrи остается aKТY
альным. Например, сопротивление электрической дуrи может снизить ток
КЗ за трансформаторами мощностью 1000 кВ.А и более в несколько раз,
что, как показал опыт эксплуатации, приводило к отказу защит трансфор
маторов.
Эксперименты показывают, что в зависимости от условий возникно
вения КЗ в сети 0,4 кВ зн чение тока может находиться в некоторой зоне
[4----9, 10. 11]. Верхней rpанице'й зоны является ток металлическOl'О КЗ.
нижней ток КЗ с учетом наибольшеrо возможноrо токооrpаничивающеrо
действия электрической дуrи. Наиболее вероятные значения токов КЗ KOH
центрируются в средней части этой зоны (рис. 2 1).
кА /3)
>:
50
40
30
SП.Т
500 1000 t500 2000 кВ.А
Рис. 2 1. 30на возможных токов при трехфазном К3 на стороне 0,4 кВ трансформатора
в зависимости от ero мощности SH.T: 1 rpаница максимальных токов при металличе
ском К3 1 3 aKC; 2 rpаница минимальных значений токов К3 через переходные сопро
тивления l ; 3 значения наиболее вероятных токов К3
Исходя из этоrо, для выбора аппаратуры и защит необходимо опреде
лить следующие значения токов и напряжений:
13
1 3!.aKc максимальный ток трехфазноrо металлическоrо КЗ при MaK
симальном режиме работы питающей энерrосистемы, используется для
выбора аппаратуры и защит, про верки селективности их действия;
l l aKc максимальный ток однофазноrо металлическоrо КЗ при MaK
симальном режиме работы питающей энерrосистемы, используется для
проверки селсктивноети действия защит;
122 р наиболее вероятный (средний) ток трехфазноrо КЗ, вычислен
ный с учетом токооrpаничивающеrо действия дуrи в месте повреждения,
используется для выбора аппаратуры в сети, в том числе отходяших от
КТП линий, в случае, если невозможно выбрать аппаратуру, стойкую при
металлическом КЗ (кроме вводных и секционноrо ВЫКЛЮ<Jателей КТП, KO
торые всеrда следует выбирать по металлическим КЗ), а также для провер
ки селективноети защит при этом токе, если при металлическом КЗ она не
обеспечивается;
1 ' 1 , 1 минимальные токи трехфазноrо, двухфазноrо и OДHO
фазноrо КЗ, вычисленные с учетом наибольшеrо токооrpаничивающеrо
действия электрической дуrи в месте повреждения, используются для про
верки <Jувствительности защит при JlyroBbIx КЗ и селективности их дейст
вия;
Uк.ОL"Т остаточное напряжение при КЗ через электрическую дуry, ис
пользуется для проверки <Jувствителыюсти максимальных токовых защит с
пуском по напряжению.
В ряде случаев, особенно при проверке чувствительности защит
трансформаторов 6(10)/0,4 кВ (см. rлаву 2.2), необходимо определить чув
ствительность защит не только при дуrовых, но и при металлических КЗ.
Поэтому вычисляют также ЗIШ<Jения минимаЛЫlOrо тока двухфазноrо Me
талЛИ<Jескоrо КЗ при минимальном режиме работы энерrосистемы 1 'III и
минимальный ток однофазноrо метаЛЛИ<Jескоrо КЗ l I!IIIH'
Определяются также значения ударноrо тока КЗ и ero тепловой им
пульс, их используют для выбора аппаратуры (автоматических ВЫКЛЮ<Jа
телей, рубильников), шинопроводов и друrоrо электрооборудования.
Для быстрой оценки возможности разворота электродвиrателя вычис
ляют значения токов трехфазноrо металлическоrо КЗ на ero зажимах при
минимальном режиме работы питающей системы 1 3, ин, О возможности
разворота судят по отношению этоrо тока к пусковому току электродвиrа
теля (см. rлаву 4).
, I
, ,
I
2.2. Учет токооrраничивающеrо действия электрической дуrи
Расчетный метод учета токооrpаничивающеrо действия электриче
ской дуrи в сетях 0,4 кВ должен позволять определить перечисленные в
I
Ч
l1
\111,
'
14
15
rлаве 2.1 значения токов и напряжений при питании от трансформаторов и
аварийных reHepaTopoB; обеспечивать приемлемую точность расчетов;
быть простым и удобным для щирокоrо использования, поскольку сети
0,4 кВ примеияются повсеместно.
Практический метод учета токооzраничивающеzо действия элек
трической дуzи при выборе аппаратуры и защит предложен в работах [6
9].
Значения токов металлическоrо кз 1(3) , 1(2) В любой точке сети
к.макс к.мин
MorYT быть найдены по выражениям, вывод которых общеизвестен [12 14].
ТОК трехфазноrо металлическоrо кз (в килоамперах) определяется по
выражению:
телей, вставных контактов, болтовых соединений, рекомендуется прини
мать равным 15 мОм.
а)
к
Ё
к
К,
U U
1(3) ер.Н "'
К .J3 xi+ri .J3z ' (2 1)
rде и ер . н среднее номинальное линейное напряжение сети НН, В (для ce
ти 0,4 кВ равно 400 В); r1; и Х1; результирующее активное и индуктивное
сопротивления (прямой последовательности) цепи кз, мОм; Z1; результи
рующее полное сопротивление цепи кз, мОм.
П р и оп р е д елении 1(3) в значения Х1; и r1; входят сопротивления пи
К.макс
тающей энерrосистемы в маlj:симальнdм режиме, а при определении 1 32ин
в минимальном.
Минимальный ток металлическоrо двухфазноrо кз:
1 22ин '" 0,867 1 3 ин (2 2)
Токооrpаничивающее действие электрической дуrи при трехфазных
кз может быть учтено введением в каждую фазу переходноrо сопротивле
ния RIl' Такая же интерпретация принята в работе [15]. Схемы замещения
при трехфазном кз, а также при друrих видах кз для токов прямой, обрат
ной и нулевой последовательностей с учетом переходных сопротивлений
приведены на рис. 2 2.
Минимальный ток трехфазноrо кз с учетом наибольшеrо токооrpани
1 т О Р
чивающеrо деиетвия дуrи в месте повреждения КR определяется п вы a
жению:
,
: СИО К1
L J
в)
ZC2 ZТ2 ZЛ2 Ril, К 2
....r;
I .
! Q) U K2
L
r)
КО
U KO
Рис. 2 2. Схемы замещения при трехфазном К3 (а), а также при друrих видах К3
дЛЯ токов прямой (6), обратной (6) и нулевой (2) последовательностей
с учетом переходных сопротивлений
3начение RIl 15 мОм соответствует минимальному возможному току К3, полу
ченному по опытным данным на одной из установок 0,5 кВ [12, 16, 17]. Максимальное
расчетное значение тока К3, равное 58 кА, удавалось получить только при наличии
толстой медной перемычки, надежно привинченной к шинам. При К3, полученном с
помощью привинченной медной закоротки сечением 25 мм 2 , значение тока оказ1L'JOСЬ
равным соответственно 6()",,87% максимальноrо, при свободно лежащем медном брусе
56%, при стальном свободно лежащем брусе 68%, а при перекрытиях по изоляции
32 56 %. Таким образом, минимальное значение тока К3 было равно 0,32х58 18,6 кА.
Из первоrо опыта металличесКоrо К3 со 'Iначением тока 58 кА леrко найти сопротивле
ние цепи, которое приближенно можно считать индуктивным: х 500/( .,fj '58) 5 мОм.
Из опыта К3 через наибольшее переходное сопротивление можно найти значение этоrо
сопротивления RIl' Поскольку минимальное 1начение тока К3 равно
I '" U/(.,fj . x2 + R/ ) 500l(.,fj ' 52 + RIl 2 ) 18,6 кА, то RIl 15 мОм. Это значе
ние RIl рекомендуется вводить в расчетную цепь также ИНСтрукцией CH 357 77 [18].
U
1(3) ер.Н
КR .J3 xi+(r +RII)2' (2 3)
rде Х1; и r1; индуктивное и активное результирующие сопротивления
(прямой последовательности) цепи кз без учета сопротивлений рубильни
ков, выключателей, вставных контактов, болтовых соединений, мОм; RIl
переходные сопротивления, совокупно учитывающие сопротивление элек
трической дуrи в месте кз, а также сопротивление рубильников, выключа
I
1
r
.
.
.
.
16
17
I
Значение переходных сопротивлений R п 15 мОм можно принимать
одинаковым для любой точки сети, независимо от ее удаленноети. Допус
тимость этоrо основана на том, что определяющим в величине R п является
сопротивление дуrи, а по мере удаления точки КЗ от трансформатора cy
щественно увеличиваются сопротивления остальных элементов цепи КЗ,
поэтому влияние переходных сопротивлений на ток КЗ быстро уменьшает
ся и их точный учет уже не имеет практическоrо значения.
В соответствии со схемой замещения рис. 2 2 ток двухфазноrо КЗ с
учетом токооrpаничивающеrо действия дуrи находится по выражению:
1 = 0,8671 ) . (2 4)
Отметим, что значения минимальных токов КЗ с учетом наибольшеrо
токооrpаничивающеrо действия дуrи в месте повреждения 1 и lf1l обыч
но почти не зависят от режима работы питающей системы.
Наиболее вероятное (среднее) значение тока трехфазноrо КЗ с учетом
токооrpаничивающеrо действия дуrи в месте повреждения для любоrо
расчетноrо случая (любой мощности питающей системы, трансформатора,
удаленности точки КЗ) определяется по выражению:
1(3) 1(3)
1(3) = k к.маке + KR (2 5)
к.ер и 2
Таблица 2.1
3начения токов прн трехфаЗНО 1 К3 на стороне 0,4 кВ трансформаторов
в завнси:иости от нх :ИОШllоетн
Обозначение Численное значение при мощности трансформатора, кВ.А
величины 160 250 400 630 1000 1600 2500
1 3 aKe' кА 4.74 7,37 11,8 15 24 38,2 54,7
1З[ , кА 4,15 6,0 8,2 9,8 12 13,5 14.3
(3) А 4.45 6,69 10 12.4 18 25,9 38
1 к . ер ' К
12211 ' кА 4,27 6,63 9.44 12 16,8 26,7 38.3
Ы,% +4,2 +0,9 +5,9 +3,3 +7,1 3,0 0,8
Из этой таблицы видно, что значения наиболее вероятных токов по обоим Meтo
дам практически одинаковы, небольшая положительная поrpешность идет в запас pac
четов.
Рассмотрим зависимость расчетных и экспериментальных значений токов К3 от
удаленности точки К3 в сети 0.4 кВ. В табл. 2.2 приведены соответствующие значения
токов при К3 за кабелями с алюминиевыми жилами в зависимости от их длины при пи
тании от трансформатора мошностью 1000 кВ.А (XJXT о, lх т ).
l'
, I
1
[де k и коэффициент надежности, принимаемый равным 1,05 1,I при TO
ках металлическоrо КЗ более 40 кА и 1,0 в оетальных случаях.
Выражение (2 5) косвенно учитывает меняющееся в зависимоети от
тока сопротивление электрической дvrи , что соответствует физическим
процессам, происходящим при КЗ через дуrу. Например, значениям наи
более вероятноrо тока 1 3 за трансформаторами мощностью 1000 и 1600
кВ.А (Хе = 0,1 Х т ), равным 18 и 25,9 кА, соответствуют R п = 6,8 мОм и R Il =
= 5,55 мОм.
Значения токов, получаемые по выражению (2 5), практически совпа
дают с результатами экспериментальных исследований наиболее вероят
HblX токов КЗ в электроустановках 0,4 кВ.
Таблица 2.2
Значення токов прн трехфазном К3 1а кабелями с алюминиевымн жиламн
в зависнмостн от их Д."lННЫ прн пнтанин от трансформатора мошностью 1000 кВ, А
I
l'
Например, рассмотрим зависимость расчетных и экспериментальных значений
токов К3 от мощности (сопротивления) трансформаторов. Принимаем, что трансфор
матор питается от мощной энерrосистемы с сопротивлением, равным о, 1 сопротивле
ния трансформатора Хс 0,1 Х т . Для этоrо случая по выражениям (2 1) и (2 3) рассчита
на зона возможных токов К3 от 1 3 aKe до 1 , расчетные значения наиболее вероят
ных токов К3 1 32p по выражению (2 5) и опытные значения 1 32п по эксперименталь
ному методу [4, 5], а также расхождение между этими методами /,;1 % (табл. 2.1).
Обозначение Численное значение при длине кабеля, м
величины О 50 100 150 200 250 300
Кабель 3 х 150 с алюминиевыми жилами
1 3 aKc ' кА 24 12,2 7,4 5,2 4,1 3,3 2,8
1 ' кА 12 7,1 5 4 3,3 2,8 2,4
(3) 18 9,65 6,2 4,6 3,7 3,05 2,6
1 к . ср ' кА
1 3211 ' кА 16,8 9,76 6,66 4,68 3,69 2,97 2,52
/';1,% +7,1 1, 1 ,9 1,7 +0,3 +2,69 +3,2
Кабель 3 х 50 с алюминиевыми жилами
1 3 aKe , кА 24 5,4 2,9 2 1,5 1,2 1
1 ' кА 12 4 2,4 1,7 1,35 1,1 0,92
(3) 18 4,7 2,65 1,85 1,425 1,15 0,96
1к.ер' кА
1 3211 ' кА 16,8 4,86 2,61 1,8 1,35 1,08 0,9
Ы,% +7,1 3,3 +1,5 +2,77 +5,5 +6,48 +6,6
111;
I
I
!!
I
'11
18
Из табл. 2.2 видно, что значения наиболее вероятных токов К3 по обеим методи
кам практически одинаковы, небольшая положительная поrpешность идет в запас pac
четов.
Рассмотрим зависимость расчетных и экспериментальных значений токов К3 за
трансформаторами от мощности (сопротивления) питающей энерrоеистемы. Для зтоrо
сопротивление системы Хе до вводов 6 или 10 кВ rlOнижаюшеrо трансформатора пред
ставим в виде Хе IX T . Результаты расчетов соответствующих значений токов К3 в зави
Симости от XelXT представлены в табл. 2.3.
Таблица 2.3
Значения токов при трехфазном КЗ за трансформаторами разной мощности
в зависимости от сопротивлеиия питающей энерrоеистемы
Обозначение Численное значение при XelXT
величины 0,1 0,4 0,8 1,2 1,6 I 2,0
Трансформатор 1600 кВ.А
[ 32aKC ' кА 38,2 30,5 23,7 19,5 16,2 14,2
[ , кА 13,5 13 12,2 11,6 11 10,2
(3) 25,85 21,75 17,95
[кер' кА 15,6 13,6 12,2
[ 32п ' кА 26,74 21,35 16.6 15,6 12,96 11,36
Ы,% 3,3 +1,8 +8,1 О +4,9 +7,4
Трансформатор 630 кВ.А
[ 32aKC ' кА 15 П,9 9,3 7,8 6,5 5,7
[ ,KA 9,8 8,8 7,5 6,5 5,7 5,2
(3) 12,4 10,35 8,4 7,15
[к.ср' кА 6,1 5,45
[ 32п ' кА 12 10,7 8,37 7,02 5,85 5,13
Ы,% +3,3 3,3 +0,4 +1,9 +4,3 +6,2
Из табл. 2.3 видно, что значения наиболее вероятных токов К3 по обеим методи
кам также практически одинаковы, небольшая положительная поrpешность идет в за
пас расчетов.
Таким образом, рассмотренный метод учета токооrpаничивающеrо
действия электрической дуrи приrоден для любых расчетных случаев, ЛIо
бой мощности трансформатора и питающей сети, при этом значения токов
получаются практически такими же, как в экспериментах [4, 5,16,10].
Как указывал ось выще, реальные возможные значения токов трехфаз
ных КЗ находятся в зоне, верхней rpаницей которой является ток металли
ческоrо КЗ 12 aKC' определяемый по формуле (2 1), нижней zg{, вычис
19
J
I
ленный с учетом наибольшеrо токооrpаничивающеrо действия дуrи по
формуле (2 3).
Влияние токооrpаничивающеrо действия дуrи на зону возможных TO
КОВ КЗ зависит от мощности трансформатора, мощности питающей энер
rосистемы и удаленности точки КЗ от щин 0,4 кВ.
Влияние мощности трансформатора на величину зоны возможных TO
ков КЗ за трансформатором (на щинах 0,4 кВ) для случая, коrда трансфор
матор питается от мощной энерrосистемы (xc O,1 Х т ), показано на рис. 2 1.
Из зтоrо рисунка видно, что влияние токооrpаничивающеrо дейетвия дуrи
очень велико, особенно для мощных трансформаторов. Чем меньще мощ
ноеть трансформатора (т.е. чем больще результирующее сопротивление до
точки КЗ), тем меньще зона возможных токов КЗ.
По мере удаления точки КЗ от шин 0,4 кВ зона возможных токов TaK
же сужается (рис. 2 3).
иЛ 1($J
1(
20
16
2 l
О 50 100 150 200 250 300 м
Рис. 2 3. 30НЫ возможных токов при трехфазном К3 за кабелями с алюминиевыми
жилами сечением 3х 150 мм 2 (зона 1) и 3х50 мм 2 (зона 2) в зависимости от их длины 1
при питании от трансформатора мощностью 1000 кВ.А (Хс О,lх т )
Аналоrично влияет на зону возможных токов КЗ и сопротивление пи
тающей энерrосистемы. Зона возможных токов КЗ за трансформаторами в
зависимости от XclXT видна из рис. П] I, а, б, в, из которых видно, что чем
больше результирующее сопротивление до точки КЗ, тем меньше зона
возможных токов КЗ.
Таким образом, в зависимости от конкретных расчетных условий зна
<Jения токов I 3 aKC И I r MorYT весьма существенно отличаться друr от
друrа и это необходимо учитывать при выборе аппаратуры и проверке чув
ствительности защиты.
Для выбора аппаратуры следует использовать значения тока металли
ческоrо КЗ. Допустимо выбирать аппаратуру линий, отходящих от шин
rлавноrо щита 0,4 кВ, по значению среднеrо (наиболее вероятноrо) тока
КЗ, если невозможно выбрать аппаратуру, стойкую при металлических КЗ
(редкий случай). Однако вводные и секционный выключатели этоrо щита,
20
21
как наиболее ответетвенные, следует выбирать по металлическим КЗ, по
скольку при отказе выключателя отходящей линии они должны локализо
вать КЗ в пределах одной из подсиетем электрической схемы.
В то же время при проверке чувствительности защит трансформато
ров 6/0,4 и 10/0,4 кВ, а также автоматических выключателей и предохрани
телей 0,4 кВ, во избежание отказов защиты следует У<Jитывать минималь
ные ТQКИ КЗ l KR , рассчитанные с учетом токооrpаничивающеrо действия
дуrи.
По «Правилам устройства электроустановок» чувст)3ительность MaK
симальной токовой защиты трансформатора проверяется к току металли
ческоrо КЗ за трансформатором в минимальном режиме, причем мини
мальный коэффициент чувствительноети защиты (отнощение минималь
Horo тока КЗ, протекающеrо через реле защиты к току ero срабатывания)
должен быть порядка 1,5.
Однако для трансформаторов средней и большой мощности и при Ma
лом сопротивлении питающей системы проверка чувствительности защи
ты к токам металлическоrо КЗ недостаточно учитывает снижение токов КЗ
из за переходных сопротивлений, что может вызвать отказ зашиты.
Например, за трансформатором 1600 кВ.А ток металлическоrо КЗ (при
Хс /Х т 0,1) составит 1 3) 38 кА, а ток КЗ через переходные сопротивления
Rn 15 мОм составит Bcero l 13,5 кА то есть в 2,8 раза меньше, чем
при металлическом КЗ, В связи с этим необходимо в дополнение к провер
ке чувствительности при металлическом КЗ производить такую же провер
ку при КЗ через переходные сопротивления, при лом коэффициент чувст
вительности защиты должен быть не менее 1,2 [19].
Расчеты показывают, что для трансформаторов малой мощности или
при относительно большом сопротивлении питающей системы, коrда
влияние Rn на токи КЗ со стороны 0,4 кВ неЗllачителыю, определяющим
при проверке чувствительности защиты является ток металлическоrо КЗ,
при малом сопротивлении питающей системы и большой мощности
трансформаторов определяющим является ток КЗ через переходные сопро
тивления.
Если чувствительность максимальной токовой защиты трансформато
ра оказывается недостаточной к токам КЗ с учетом токооrраничивающеrо
действия дуrи, то следует уменьшить ток срабатывания защиты, а для
обеспечения ее несрабатывания при токах самозапуска электродвиrателей
уменьшить количество двиrателей, участвующих в самозапуске, либо при
менить их поочередный автоматический самозапуск, либо выполнить за
щиту с применением блока БМРЗ 0,4, в котором. имеется специальная
функция блокировки МТЗ при пуске и самозапуске электродвиrателей
(rлава 15). Возможна также замена электромеханической защиты тpaHC
форматора на цифровую, при этом расчетный ток срабатывания защиты
трансформатора уменьшится за счет меньщеrо по сравнению с электроме
ханической защитой коэффиuиента надежности и большеrо коэффициента
возврата защиты.
При дуrовом КЗ остаточное напряжение в месте КЗ может быть очень
высоким. Это накладывает оrpаничения на применение МТЗ с пусковым
opraнoM напряжения из за ero низкой чувствительности (см. rлаву 11,
при мер 11 1). Расчеты показывают, что применение пусковоrо opraHa Ha
пряжения для трансформаторов мощностью 630 кВ.А и более при малом
сопротивлении питающей энерrосистемы невозможно, однако может быть
оправдано при большом сопротивлении питающей энерrосистемы, а также
при небольщой мощности трансформаторов или для защиты reHepaTopoB
напряжением 0,4 кВ.
Про верка чувствительности отсечек автоматов, а также предохрани
телей при междуфазных или ОДЕофазных КЗ, очевидно, должна произво
диться при токах КЗ, вычисленных с учетом переходных сопротивлений.
При проверке селективности защит в сети 0,4 кВ также в некоторых
случаях целесообразно учитывать влияние переходных сопротивлений,
особенно для потребителей II и III катеrорий, и обеспечивать селективное
действие защит не во всем диапазоне возможных значений токов КЗ
вплоть до тока металлическоrо КЗ 1(3) ' а только в Д иапазоне д о наиболее
к.макс
вероятных токов 1 p' не учитывая редкие случаи неселективноrо действия
защит при металлических КЗ. Например, если проверку селективности Me
жду защищающими понижающий трансформатор предохранителями ПК 6
и ПК 10 и автоматами 0,4 кВ П р о изводить П р и максимальном токе 1(3)
к.макс ,
то может потребоваться завышение номинальных токов вставок ПК, что не
рекомендуется директивными материалами [20], или замена предохрани
телей выключателями, в то время как при токах 1 32p' которые MorYT быть
значительно меньще 1 3 aKC' селективность будет обеспечена.
Влияние токооrpаничивающеrо действия дуrи в месте КЗ можно не
учитывать в следующих случаях: при выборе аппаратуры если мощность
трансформатора менее 400 кВ'А; при проверке чувствительности защит
если мощность трансформатора менее 250 кВ'А. При мощности пони
жающих трансформаторов, равной или больщей указанной, влиянием TO
кооrpаничивающеrо действия дуrи в месте КЗ можно пренебречь при дoc
таточно большом сопротивлении питающей энерrосистемы, при выборе
аппаратуры, если отнощение х/хт находится в области А или Б, а при про
верке чувствительности защит если это отнощение находится в области
А, рис. 2 4. Например, для трансформатора мощностью 1000 кВ.А влияни
ем токооrpаничивающеrо действия дуrи можно пренебречь при выборе
аппаратуры, если XJXT 1,2, при оценке чувствительности защит если
Хс/Х т 2,5.
, ,
l'
I
I
I
'1
1 1 :
i
11'1
,11 !
22
23
5
:r.с/Хт
4
(rT + R п )2 Klr;
ХС > К 2
Х Т Х Т
rдe К, и К 2 коэффициенты, которые при выборе аппаратуры равны 1,82 и 0,82 COOT
ветственно; при оценке чувствительности защит 1,32 и 0,32 соответственно. Кривые на
рис.2-4 соответствуют этому уравнению.
1,
учет этоrо сопротивления часто настолько значительно снижает расчетные значения
этих токов (особенно за трансформаторами мощностыо 1000 2500 кВ.А в два четы
ре раза соответственно), что можно опасаться за стойкость выбираемой по ним аппара
туры. Таким образом, данный метод не позволяет определить реальные значения токов
К3 дЛЯ выбора аппаратуры. В то же время встроенные защиты выбранных по этим то--
кам автоматических выключателей обладают хорошей чувствительностью к минималь
ным токам К3 через переходные сопротивления.
В связи с тем, что выбирать аппаратуру по минимальным токам К3 опасно, Beдy
щие проектные орrанизации не придерживались рекомендаций работы [18]. Например,
в Атомэнерrопроекте выбор аппаратуры производят по токам металлическоrо К3, BЫ
численным без учета сопротивления дуrи в месте К3, а переходные сопротивления KOH
тактов учитывают значением I мОм. Чувствительность зашит автоматических выклю
чателей и трансформаторов 6(10)/0,4 кВ оценивалась по металлическому К3. Поэтому
выбранная аппаратура оказывалась стойкой при металлических К3, но защита Heдoc
таточно чувствительной при К3 через переходные сопротивления. Поэтому директив
ным указанием [19] было предписано проверять чувствительность защит при дуrовых
К3 с учетом R п 15 мОм.
В работах [21, 22] сделана попытка учета переходных сопротивлений аналоrично
[18], однако используются иные значения сопротивлений R п . Результаты вычислений
токов К3 с учетом этих значений R п существенно меньше экспериментальных значений
токов К3, приведенных в работах [4, 5, 16, 10]. Кроме Toro, при такой модели не дела
ется различия между значениями токов, применяемых для выбора аппаратуры, и 1наче
ниями токов, применяемых для проверки чувствительности зашит, что, как показано в
работах [5 9, 19], недопустимо.
Метод дуzовоzо наnрЯ:J/Cения. Влияние дуrи учитывается введением в расчетную
цепь К3 противо ЭДС, соответствующей падению напряжения на дуrе. 3начение паде
ния напряжения в работах [23, 24] принимается 6 80 В, что соответствует снижению
тока К3 дО 75 85% от максимальноrо металлическоrо К3. Практически это равнозначно
введению в цепь К3 активноrо сопротивления, поскольку сопротивление дуrи, по ИС
следования м в работе [25]:
Ra Е д I д / l к ,
rде Е д напряженность электрическоrо поля, В/мм; lд длина дуrи, мм (равна YДBoeH
ному расстоянию между электродами); l к значение тока К3.
ДЛЯ дуr, rорящих в свободном пространстве, Е д 1,5 В/мм [25]. Длина же дуrи
является труднопредсказуемой величиной, которая с учетом разнообразия конструкций
электротехнических устройств и причин возникновения К3, практически не поддается
унификации. Для дуr, rоряших в стесненных условиях, удельное падение напряжения
на дyre существенно повышается из за повышения давления [5]. Это вносит сущест
венную ошибку в расчеты токов К3. Поэтому решением комитета N 73 МЭК отклонена
концепция "постоянноrо дуrовоrо сопротивления", которая, как и концепция постоян
Horo значения дуrовоrо напряжения, не учитывает истинных условий К3. Кроме Toro,
этот метод также не делает различия между значениями токов, применяемых для выбо
ра аппаратуры и применяемых для выбора защит,
Метод сни:J/Cающих коэффициентов. 3аключается во введении некоторых сни
жающих коэффициентов, с помощью которых уменьшается расчетное значение тока
металлическоro К3. В работе [26] приведены значения коэффициентов для трехфазноrо
(0,89), двухфазноrо (0,74) и однофазноrо (0,38) К3. В работе [10] приведены peKOMeH
дуемые значения снижающеrо коэффициента в зависимости от тока металлическоrо
К3. В работах [4, 5] опытные значения токов К3 были разбиты на три диапазона, cooт
$т
12nО кВ.А
Рис. 2-4. Области, в которых можно не учитывать токооrраничиваюшее
действие электрической дуrи
При выборе аппаратуры можно не считаться с токооrpаничиваюшим действием
дуrи, если разница между током металлическоrо К3 /3) и током 1(3) не П р евышает
к.макс к-ер
[5%, Т.е. если (1 3 aKc 1 32p )/1 32p :-;;0,15. Подставляя в это уравнение значение I 3!p из
выражения (2 5), получаем условие 1 3 aKC:-;; 1,351 ' при выполнении котороro, выби
рая аппаратуру, можно не учитывать токооrpаничивающее действие дуrи.
Аналоrично при оценке чувствительности защит можно не учитывать TOKoorpa
ничивающее действие дуrи если ( /3) l кR (3) )/ /3) < О 15 или если /3) < 1 15/3)
, к.макс - KR , , к.макс , KR .
В 1 (3) 1 (3)
ыражая токи к.макс И KR В полученных неравенствах через активное и индук
тивное сопротивления трансформатора и индуктивное сопротивление энерrосистемы,
получаем уравнение, характеризующее отношение Хс/Х т , при котором также можно не
считаться с токооrpаничивающим действием дуrи при выборе аппаратуры и проверке
чувствительности защиты:
Друzие Jиетоды учета токооzраиичивающеzо действия электрической дуzи,
Рассматриваемые далее способы учета токооrpаничивающеro влияния электриче
ской дуrи не решают rлавной задачи, которая заключается в том, чтобы создать про
стую и удобную для широкоrо использования модель К3, позволяющую получить при
емлемые результаты и для выбора аппаратуры, и для выбора защит.
Методы введения в цепь К3 активною сопротивления. В работе [18] предлаrается
учитывать сопротивление электрической дуrи и контактов до точки К3 (переходные
сопротивления) совокупно, введением в расчетную цепь активноrо сопротивления R п ,
значения KOToporo зависят от места К3, а выбор аппаратуры производить по токам К3,
рассчитанным с учетом этоrо сопротивления. ДЛЯ К3 на rлавных шинах 0,4 кВ (за
трансформаторами 6(10)/0,4 кВ) рекомендовано значение R п 15 мОм. Выше показано,
что это значение соответствует минимальному возможному току дyroBoro К3. Поэтому
24
ветствующих значениям ударных токов металлическоrо К3 дО 20, от 20 до 40 и более
40 кА. Для каждоro из них найдены кривые распределения плотности вероятностей
снижающеro коэффициента и интеrpальные кривые функций распределения снижаю
щеrо коэффициента. Из этих кривых видно, что наиболее часто значения снижающеrо
коэффициента лежат в пределах 0,6 0,9. Исходя из вероятности 0,95, приняты следую
шие значения снижающеrо коэффициента: для ударных токов в диапазоне 20 кА
равное 0,9; 20 40 кА равное 0,8 и свыше 40 кА равное 0,7 (для действующеro значения
токов эти диапазоны примерно соответствуют до 10 кА, 10 20 кА и более 20 кА). Эти
значения снижающеrо коэффициента рекомендовано учитывать при выборе аппарату
ры, уменьшая СООтветственно расчетное значение тока металлическоrо К3. Из этих же
кривых видно, что минимальные значения снижающеrо коэФ4;ициента находятся в
пределах О,2",{),3. Поскольку, по опытным данным, К3, которым соответствуез сни
жающий коэффициент 0,2, самоликвидируются, сцелан вывод, что для расчета защит
следует вводить снижающий коэффициент 0,3. Отметим, что в работах [4, 5] впервые
указано, что дл я выбо р а аппа р ат ур ы и п р ове р ки Ч У вствительности за ш ит необхо д имо
использовать р азные значения токов JIy rOBOrO К3 , п р ичем эти значения с ущ ественно
отличаются npY r от JIpy ra.
Однако вызывает сомнения рекомендация применять одинаковый коэффициент
0,3 при проверке чувствительности защит во всех случаях, независимо ar внда К3,
мощности питающей сети, трансформатора и схемы соединения ero обмоток. Действи
тельно, в тех же опытах обнаружено, что при малых токах К3 вероятность перехода К3
в дуroвое незначительна. Наблюдается процесс сваривания жил пробитых кабелей и
закорачивающих металлических предметов с токоведущими частями. Это же подтвер
ждается исследованиями работы [15], rде указано, что при К3 в удаленных точках сети,
которым соответствует коэффициент мошности около единицы (из за подаВЛяющеrо
влияния активных сопротивлений сети), дуrовое К3 маловероятно, так как дуrа rорит
неустойчиво. Однако при больших токах К3 оно сразу же переходит в JIyroBoe со зна
чительным снижением тока. Очевидно, что чем меньше ток металлическоrо К3, тем
меньше влияние дуrи. Это видно даже из самих снижаюших коэффициентов 0,7; 0,8;
0,9. По этой же причине применение коэффициента 0,9 при выборе аппаратуры в слу
чае небольших токов металлическоrо К3 неоправданно. Поэтому данный метод учета
переходных сопротивлений приrоден лишь в частных случаях, при питании ar мощной
энерrосистемы, большой мощности понижающих трансформаторов и близких К3.
В работе [11] Приведены кривые зависимости рекомендуемых 1начений снижаю
щеrо коэффициента от сопротивления цепи К3 (они были использованы при поцrотов
ке rOCT 28249 93). Расчет по этим снижающим коэффициентам дает примерно тот же
результат, что и при введении в расчетную цепь сопротивления Rn = 15 мОм, за исклю
чением близких К3 (см. далее, пример 2 1). При близких К3 расчетные значения токов
при использовании снижающих коэффициентов получаются больше, чем при введении
в расчетную цепь сопрarивления Rn = 15 мОм. Однако в той же работе r 11] arмечается,
что определение снижающеrо коэффициента по этим кривым дает правильный резуль
тат только в 68% случаев, для степени доверия 95% следует принимать более низкие их
значения. Учитывая, что расчетные значения токов близких дуrовых К3 очень важны
для оценки чувствительности зашит трансформаторов и зоны резервирования этих за
шит, предпочтительнее пользоваться рекомендациями наСТОящей рабarы
Кроме Toro, метод снижающих коэффициентов не дает возможности определить
наПряжение в месте К3.
Методы введения в цепь К3 pea%HOZO (пepe.'I1eHHOZO) активноzо сопротивления
электрической дуzи. В рабarе [15] экспериментально показанО', что наиболее вероятное
25
значение сопротивления низковольтной дуrи R д (Ом) в сетях напряжением от 120 до
600 В частотой 60 ru можно определить по эмпирическому выражению:
R д = 15,5 Ji д / [о,х5,
rде [ дуrовой ток, А; lд длина дуrи в сантиметрах.
Поскольку R д изменяется в зависимости от тока, вычислеНие представляет собой
процесс итерации, начиная с тока металлическоrо К3. Вычисляемый дуrовой ток опре
деляетея по выражению:
J 2 2
[д=И ф / Х1;+(/r+ R д)
и быстро уменьшается с каждой вычислительной операцией, так что требуется лишь
неСКО.1ЬКО операций для получения конечноrо устойчивоro 1начения. Установлено TaK
же, что при коэффициенте мощности (отношении Il:/Xl), близком к единице. дуrа rорит
неустойчиво.
Недостатком JIaHHoro метода является ro обстоятельство, что он позволЯет наити
лишь расчетное сопрarивление электрической дуrи, rорящей в определенных условиях,
и соarветствуюшее значение тока К3, но не дает ответа на вопрос, какое 1начение тока
спедует принять для выбора аппаратуры, а какое для проверки чувствительности зашит.
Действительно, длина дуrи является случайной величиной, практически непредсказуе
мой из за неопределенности параметров, так как зависит от конструкции распредует
ройства, причины и места возникновения К3 (кабель, шины распределительноrо ycт
ройства, клеммная коробка электродвиrателя). Например, в работе [15] отмечается, что
при nyrOBbIX К3 в распределительных устройствах напряжением до 1000 В длина элек
трической дуrи может составлять от 6,35 до 23 см, а при обrорании ШИН больше
23 см.
Метод, реКU,'I1ендуемый ТОСТ 28249 93 [27]. Представляет собой соединение Me
тода введения в цепь К3 реальноrо (переменноrо) активноrо сопрarивления электриче
ской дут и метода снижающих коэффиuиентов, поэтому он обладает недостатками,
характерными для этих методов. При этом иrнорируется то обстоятельство, что токи
дуrовых К3 в одной и той же точке MorYT сушественно отличаться друr от друrа, обра
зуя некоторую зону, и что нельзя принимать одно и то же значение и для выбора аППа
ратуры, и для проверки чувствительности защит. Таким образом, не учитывается опыт
исследований, о которых указано выше. Наряду с этим рекомендации rOCT противо
речивы и их использование дает сомнительные, а иноrда и разные результаты для oд
них и тех же условий в зависимости ar Toro, какие из этих рекомендаций используются
для расчетов.
Например, в рекомендуемом Приложении 11 этоrо метода в примере N 1 приво
диТся расчет токов К3 за трансформатором мощностью 1000 кВ'А, y/v.-, и к = 5,5%,
Хс;:: О,lх т Вычисленный в примере максимальный ток металлическоrо трехфазноro К3
составляет [ :2aKC = 23,3 кА. С учетом рекомеНдуемоrо для этоrо случая сопротивления
электрической дут (5,6 мОм) определены токи трехфазноrо и двухфазноrо дуrовоrо
К3, соответственно [ = 18,6 кА и [ = 18,39 кА. Результаты сомнительны. Ток
двухфазноrо КЗ получился практически РЩШЫМ трехфазному, что не соответствует ис
следованиям [26], соrласно которым ток двухфазноrо дуrовоrо К3 составляет примерно
0,83 тока трехфазноrо дуrоВоrо К3.
Применение результатов этоrо расчета для проверки чувствительности защит
весьма рискованно. Например, в примере N 1 активное сопротивление дуrи принято
5,6 мОм, соответственно остаточное напряжение составит при трехфазном К3
18,6'5,6'.J3 = 180 В, Т.е. 0.45 ИН' Коэффициент чувствительности комбинированноrо
11.
.
26
27
пуска максимальной токовой 1ащиты трансформатора по напряжению при уставке
0,570,7 Ц. составит 1,2 . (0,570,7) / 0,45 1,3371,86, что больше требуемоrо по ПУЭ
значения 1,2. 3ашита должна работать. На практике наблюдались случаи отказа защи
ть[, в связи с чем Атомэнерroпроект выпустил директивное указание [19], в котором
предписано отказаться от применения пуска максимальных токовых защит по напря
жению в сетях 0,4 кВ.
Как показано далее, для проверки чувствительности защит следовало бы принять
Rn 15 мОм, тоrда I = 11,7 кА, остаточное напряжение 11,7' 15. ,Jj = 303 В, или
0,75 Ц., а чувствительность комбинированноrо пуска 1,2 . (0,570,7) / 0,75 (0,8 1,12),
что меньше нормируемоrо значения 1,2, 3ашита должна отказать, что соответствует
действительности.
На рис. 2 3 этой методики приведена 1ависимость снижающеrо коэффициента от
сопротивления цепи К3, полученная по исследованиям работы [11]. Дуrовой ток можно
найти умножением тока металлическоrо К3 на этот коэффициент. Применим зтот crlO
со б для paccM oTpeHHoro выше ПРИ:\1ера N 1. Суммарное сопротивление цепи К3
2,242"'9,642 9,9, по кривым рис. 2 3 снижающий коэффициент равен 0,6 0,65;
ток JIyroBOro К3 23,33' (0,670,65) 14715,1 кА, что не соответствует расчетному IR,6
кА. Таким образом, применяя рекомендации этоrо метода, можно получить разные pe
зультаты для oJIHoro и Toro же расчетноrо случая (см. также пример 2 1).
Аналоrичным образом находим токи К3 при друrих длинах кабеля. Полученные
разными способами расчетные 1начения токов К3 представлены в ['рафичееком виде на
рис. 2 5.
кАшш ш. "ш____
.. 1 3 l
, ,
20 '
10--
... .+
'шш. ТШ
J1=
, ,
,
..J.ш шш
50
100
150
1
1\1
Пример 2 1, Сравнить расчетные значения токов rpехфазноrо JIyroBoro К3 д;[я
расчетов защит, получаемые по рекомендациям rOCT 28249 93 и настоящей работы,
для случая повреждения за кабелем сечением 3 х 120 мм 2 с <L1юминиевыми жила 1И в
заВИСИМОСТИ от ero длины. Кабель подключен после трансформатора МОШНОС1ЪЮ
1000 к8.А (1I. 5,5%), сопротивление питающей энерrосистемы равно О,lх т .
Реш е н и е. Находим сопротивления 'шементов схемы замещения. Сопротивле
ние трансформатора по справочным данным Х Т 8,6 мОм, r T 2 мОм. Сопротивление
питающей энерrосистемы ХС 0,86 мОм. Сопротивление кабеля х. 0,057'/; r. = 0,32'/,
rде 0,057 и 0,32 ш соответственно индуктивное и активное удельное сопротивление Ka
беля, приняты по справочным данным, мОм/м; / ш длина кабеля, :\1.
Рассчитае:\1 значения токов К3 при длине кабеля, например 25 м, тorJIa
Х. 0,057' 25 1,43 мОм, ". 0,32. 25 8 мОм.
Ток металлическ оrо К3 по формуле (2 1):
1 3) 400/(,Jj' (8,6+0,86+1,4з)2+(2+8)2)= 15,6 кА.
Рис. 2 5. Сравнение расчетных значений тока трехфазноrо К3 в зависимости от длины
кабеля сечением 3х120 с алюминиевыми жилами, подключенноrо за трансформатором
мощностью 1000 кВ.А при ХС = о, lх т : / металлическое К3, 2 с учетом Rn, определен
HOro по рис. 14 rOCT 28249 93, 3 ш с учетом снижающеrо коэффициента, определенноrо
по рис. 23 rOCT 28249 93, 4 ш с учетом Rn 15 мОм
По рис. 23 rOCT находим, что снижающий коэффициент для дyroBoro К3 COCTaB
ляет 0,68 ,62, соответственно ток дуrовоrо К3 равен 15,6 . (0,6870,62) 1O,6 9,7 кА.
Последнее значение соответствует установившемуся току, ero и принимае 1 для по
строения кривых.
Определяем ток дуrовоrо К3 в той же точке, используя приведенную на рис. 14
rOCT зависимость сопротивления дуrи от сечения и длины кабеля. Для рассматривае
Moro случая сопротивление дуrи 8 мОм:
Из рис. 2 5 можно сделать следующие выводы:
1. 3начения токов дуrовых К3, определяемые с помощью рекомендуемых rOCT
способов, получаются примерно такими же, как и по формулам или расчетным кривым
(рис. ПI 27r]) 10) данной работы, за исключением близких К3 (в данном случае при
длине кабеля менее 50 м). При близких JIyroBbIx К3 значения токов, определяемых спо
собами rOCT, получаются больше, чем по рекомендациям данной работы. Однако для
проверки чувствительности 1ащит следует учитывать как раз минимально возможные
токи К3, определяемые кривой 4, что отмечается в работах [4, 5] и в rлаве 2.2 настоя
шей работы;
2. 3начения токов близких JIyroBbIx К3, определяемые с учетом рекомендованных
rOCT зависимостей сопротивления дуrи от сечения и длины кабеля, существенно
БО:lьше, чем при использовании способа снижающих коэффициентов. Таким образом,
применяя рекомендации rOCT, можно получить разные результаты для одних и тех же
расчетных случаев.
3. Для удаленных К3 (в данном случае при длине кабеля более 50 м) разница зна
чений токов дyroBbIx К3, определяемых разными методами, несущественна.
,
131 400/(,Jj ' (8.6+0,86+ 1,4з)2 +(2+8+8)2) 11 кА.
Рекомендуемые rOCT способы нельзя применить для расчетов К3 от аварийных
reHepaTopoB, поскольку в ряде случаев (например, при расчетах установившихся К3)
сопротивление электрической дуrи может не влиять на значения токов К3 из за подав
ляющеrо сопротивления reHepaTopoB.
Очевидно, что принятую в методе [27] модель JIyroBoro К3 нельзя считать опти
мальной. '
Определяем ток дуrовоrо К3 в той же точке, при няв Rп 15 мОм:
I = 400/(,Jj. (8,6+0,86+ 1,43)2 + (2 +8+ 15)2 ) 8,47 кА.
28
2.3. Сопротивления элементов схемы замещения
Для расчетов токов КЗ составляют схему замещения, в которую BXO
дЯТ все сопротивления цепи КЗ. Значения этих сопротивлений выражают в
миллиомах (мОм). Далее рассмотрено, как определяются сопротивления
отдельных элементов схемы замещения.
Питающая энерzосистема. Активное и индуктивное сопротивления
питающей энерrосистемы до зажимов высщеrо напряжения ВН понижаю
щеrо трансформатора находят из расчета токов КЗ на стороне ВН и приво
дят К стороне низшеrо напряжения НН по выражениям:
Х ==10 3 х ( И н . т . нн ) 2. r ==10 3 r ( И н : r -нн ) 2 ( 2 6 )
с с.вн И ' с С.вн И '
Н.Т.вн H:r.BH
rде Хс.вн и rc.BH соответственно индуктивное и активное сопротивления
энерrосистемы, приведенные к етороне ВН, Ом; Хс и rc то же, приведен
ные к стороне НН понижающеrо трансформатора, мОм; И н . Т нн И И н . т . вн
соответственно номинальные напряжения обмоток НН и ВН понижающеrо
трансформатора.
Для практических расчетов токов КЗ допустимо не учитывать актив
ное сопротивление энерrосистемы, а индуктивное принимать равным пол
ному сопротивлению энерrосистемы (это не влияет на точность расчетов
токов КЗ в сети 0,4 кВ), определяя ero значение (в Омах) по известному
току 1 H (в килоамперах) или мощности s2 H (в меrавольт амперах)
трехфазноrо КЗ на зажимах ВН понижающеrо трансформатора
6(10)/0,4 кВ:
Х И с . вн И;'ВН
с.ВН ..{j1(3) S(3) '
к.ВН К.вн
[де И с . вн напряжение энерrосистемы со стороны ВН трансформатора,
при котором определялись ток и мощность КЗ системы, кВ.
Трансформаторы. Активное и индуктивное сопротивления пони
жающеrо трансформатора (в миллиомах), приведенные к стороне НН:
2
Z == 104 UКИ Н : r ,
Т SH.T '
б ри2
r == 1 О ....!L..!!L.
Т s2'
Н.Т
Х Т == Z; r; , (И О)
rде SH.T номинальная мощность трансформатора, кВ'А; И н . т номиналь
ное линейное напряжение обмотки НН, кВ; Р К мощность потерь КЗ в
трансформаторе, кВт; и к напряжение КЗ трансформатора, %.
(2 7)
(2 8)
(2 9)
-, ..
. _ ' ;J:< ?,.: :'::- -:
29
Параметры стандартных трансформаторов 6(10)/0,4 кВ приведены в
(1) /з
табл. 2.4. Из таблицы видно большое различие сопротивлении ХОт и ZT
трансформаторов со схемой соединения обмоток VJy.. и ДJУ-, причем для
последних характерно равенетво ХОТ == XI T == Х2т И близкие к ним значения
z<1) /3. Соответственно значения токов однофазноrо КЗ после трансфор
т
маторов дJУ- в несколько раз больще, чем после трансформаторов YJy.., а
при близких однофазных КЗ они практически равны токам трехфазноrо
КЗ. Поэтому для обеспечения чувствительности защит от однофазных КЗ
применение трансформаторов дJУ- предпочтительнее.
Таблица 2.4
Активные и индуктивные сопротивления трансформаторов 6(10)/0,4 кВ (28), мОм
Мощность z(I)
трансформатора, и к ,% Х)т == Х2т ХОт r)T == r2T rO T .....L.
кВ.А 3
Соединение обмоток VJy..
100 4,5 64,7 581,8 31,5 253,9 260
160 4,5 41,7 367 16,6 150,8 162
250 4,5 27,2 234,9 9,4 96,5 104
400 4,5 17,1 148,7 5,5 55,6 65
630 5,5 13,6 96,2 3,1 30,3 43
1000 5,5 8,5 60,6 2,0 19,1 27
1000 8 12,6 72,8 2,0 19,1 33,6
1600 5,5 4,9 37,8 1,3 11,9 16,6
Соединение обмоток ЫУ-
100 4,5 66 66 36,3 36,3 75,3
160 4,5 43 43 19,3 19,3 47
250 4,5 27 27 10,7 10,7 30
400 4,5 17 17 5,9 5,9 18,7
630 5,5 13,5 13,5 3,4 3,4 14
1000 5,5 8,6 8,6 2,0 2,0 9
1000 8 12,65 12,65 1,9 1,9 12,8
1600 5,5 5,4 5,4 1,1 1,1 5,7
2500 6 3,8 3,8 0,6 0,6 3,85
ii,
1I11
1I
'1
,1
l'
Кабели. Активное и индуктивное сопротивления кабелей определяют
по выражениям:
IIII!
I
х к ==xyi; r K == ryi,
(2 11)
rде Худ и r уд соответственно индуктивное и активное удельные сопротив
ления кабелей, принимаются по табл. 2.5, мОм/м; Z длина кабеля, м.
I
II
111
f .-t., -
с ".......... "?- "-
30
31
Таблица 2.5
Уде,Iьное сопротивление (прямой последовательности) кабелей с lI.,")юминиевыми
жиламн при температуре проводннка 65 0 С, мОм/м 1121
Таблица 2.6
Удельные сопротивления шин прн 65 0 С мОм/м 1131
i !:
При ечание . Для кабелей с медными жилами приведенные в таблице значения
активнOl"О сопротивления следует уменьшить в 1,7 раза.
Сечение, r уд Худ при среднем rcометрическом расстоянии
2 между Фазами, M, равном
мм
медь алюминий 100 150 200 250
25х3 0,2680 0,475 0,1790 0,2000 0,225 0,244
30 х 3 0,2230 0,394 0,1630 0,1890 0,206 0,235
30 х 4 0,1670 0,296 0,1630 0,1890 0,206 0,235
40 х 4 0,1250 0,222 0,1450 0,1700 0,189 0,214
40х5 0,1000 0,177 0,1450 0,1700 0,189 0,214
50 х 5 0,0800 0,142 0,1370 0,1565 0,180 0,200
50 х 6 0,0670 0,118 0,1370 0,1565 0,180 0,200
60х6 0,0558 0,099 0,1195 0,1450 0,163 0,189
60 х 8 0,0418 0,074 0,1195 0,1450 0,163 0,189
80 х 8 0,0313 0,055 0,1020 0,1260 0,145 0,170
80хl0 0,0250 0,0445 0,1020 0,1260 0,145 0,170
100хl0 0,0200 0,0355 0,0900 0,1127 0,133 0,157
2(60 х 8) 0,0209 0,0370 0,1200 0,1450 0,163 0,189
2(80 х 8) 0,0157 0,0277 0,1260 0,145 0,170
2(80х 1 о) 0,0125 0,0222 0,1260 0,145 0,170
2(1 ООх 1 о) 0,0100 0,0178 0,133 0,157
"1
i,11
Сечение жил, мм 2 Х т
фазных нулевой r уд Трехжильный Ka Четырехжильный
бель кабель
3х4 2,5 9,610 0,092 0,098
3х6 4 6,41 О 0,087 0,094
3хl0 6 3,840 0,082 0,088
3х16 10 2,400 0,078 0,084
3х25 16 1,540 0,062 0,072
3х35 16 1,100 0,061 0,068
3х50 25 0,769 0,06 0,066
3 х 70 35 0,549 0,059 0,065
3х95 50 0,405 0,057 0,064
3х120 50 0,320 0,057 0,064
3х150 70 0,256 0,056 0,063
3 х 185 70 0,208 0,056 0,063
3х240 0,160 0,055
'1,:
ШUIIЫ U ШUllопроводы. Сопротивление щин и шинопроводов находят
аналоrично. Их удельные сопротивления принимают по заводским данным
или по табл. 2.6, 2.7. Сопротивление щин и шинопроводов длиной 5 м и
менее можно не учитывать, так как их влияние на ток КЗ невелико.
При известных расстояниях между прямоуrольными щинами индук
тивное сопротивление (в миллиомах на метр) можно определить прибли
женно по выражению:
т а 6 л и Ц а 2.7
Удельные сопротивления шинопроводов до 1000 В, мОм/м (301
4а ср
Худ 0,1445x1g ,
h
(2 12)
Номи Размеры с;чения, Сопротивление Сопротивление
Тип шино мм Фазы петли Фаза нуль
наль Нуле I
провода ный Фазных
ток, А шин Boro про r уд Худ Z",уд Х п . уд I.YJJ.
вода
ШМА 73 1600 2(90 х 8) 2 х 710 0,031 0,017 0,123 0,072 0,098
ШМА68Н 2500 2(120 хlO) 2х640 0,027 0,023
ШМА68Н 4000 2О60 х 12) 2х640 0,013 0,02
ШЗМ16 1600 2(100х8) 1500 0,017 0,014 0,067 0,052 0,043
ШРА73 250' 35х5 0,200 0,100
ШР А 73 400 50х5 0,130 0,100
ШРА73 630 80х5 0,085 0,075
КЗШ 0,4 0,0242 0,117
1 1 1
': 1 '
l'
'11
rде а ср = {/ а I2 а]3а 2з среднее rеометрическое расстояние между фазами 1,
2 и 3, мм; h высота шины, мм.
ВоздУШllые ЛUIIUU. Активное и индуктивное сопротивления линий
определяются по формуле (2 11). Для линий 0,4 кВ с проводами из ЦBeT
ных металлов значение удельноrо индуктивноrо сопротивления прибли
женно принимается равным 0,3 мОм/м, активноrо по табл. 2.8. Линии со
стальными про водами применяют редко. Их активное и индуктивное co
противления зависят от конструкции провода, значения тока и MorYT быть
найдены из работ [14, 29].
, 11,'
,
il
32
к Таблица 28
онструктивные н расчеrnые даННые неизолированных ме д н ыx ал .
и еталеал ' ЮМИНиевых
юмнниевых проводов при 20 0 С (rOCT 839 74)
Номи Медные провода (М) Алюминиевые Сталеалюминевые
нальное ПDОБода (А) провода (АС)
сечение, расчетный расчетный
мм 2 диаметр, r уд ' r уд ' расчетный r уд '
диаметр,
мм мОм/м мОм/м диаметр,
4 мм мОм/м
2,2 4,52 мм
6
2,7 3,03
10 3,6 1,79
4,5 2,695
16 5,1 1,13
25 6,4 5,1 1,8 5,6 1,772
0,72 6,4 1,14 6,9 1,146
35 7,5 0,515
7,5 0,83 8,4
50 9,0 0,361 0,773
70 9,0 0,576 9,6 0,593
10,7 0,267 10,7 0,412 11,4
95 12,6 0,42
0,191 12,3 0,308 13,5 0,314
120 14,0 0,154 14,0
150 15,8 0,246 15,5 0,249
185 0,122 15,8 0,194 16,8 0,195
17,6 0,099 17,5 0,157 18,8 0,159
Реактор напряжением 0,4 кВ типа PТТ O 38 5
параметры реактора: напряжение 380 В ток 50 А 0 0,14. НОминальные
ление при чаСТоте 50 rц составляет 140 мО ' индуктивное сопротив
УЗ (алюминиевая обмотка) 17 О м, активное для Исполнения
16 О Д м м, для исполнения ТЗ (медная обмотка)
м м. 01982 r. реактор обозначался TPTC O 5 50 0 14
Трансф , ,.
почти незам: :: ;:яК: :r;;:вление трансформаторов тока ввиду
ется. ля упрощения расчетов не УЧИТЫва
Автоматические вЫl<Лючатели б
тивленил. Соп р отивления ' ру Шlьники, переходные coпpo
автоматических выключателей б
та же переходные сопротивлеНI1Я (вставных контактов б ' ру ильников, а
нии шин и Д ) , ОЛТОвых соедине
р. принимают по справочникам и каталоrам Эт
ния часто не УЧИтывают, ПОСкольк их вл . И сопротивле
превышает 5% вблизи тр анс ф у ияние на значение тока КЗ не
орматора и снижается при у
КЗ. Сопротивление автоматическоrо выключателя отключ:: ении ; чки
учитывают, так как при экспериментальн ' щеrо, не
коммутационной способности исходят из : :р:::; е:I:Иб ero предельной
отсутствии этоrо ВЫключателя (rOCT 2933 83) , Р ьти в цепи при
Переходные сопротивлен ( .
месте КЗ руб ил СОпротивление электрической дyrи в
, ильников, выключателей вс
единений) рекомендуется учитывать, K K п:::; : :O;::BKeT 2. болтовых co
,. ,
<
1,
33
2.4. Расчет токов l\fежлуфазноrо КЗ при питании от энерrосистемы
Определение токов металлическоzо К3. Переходное сопротивление
в месте повреждения не учитывается, расчет выполняется по выражениям
(И) и (2 2).
Определение токов К3 с учетом токооzраничивающеzо действия
дуzи в месте повреждения. Расчет рекомендуется выполнять по выраже
ниям (2 3), (2 4) и (2 5).
I
I
",
Определение ударных токов К3. Ударный ток КЗ определяется по
выражению:
iy = kv J2/ 3J ' (2 13)
[де ky ударный коэффициент; / 3J расчетный ток трехфазноrо КЗ, при
расчетах по металлическим КЗ. равен / 3!.aKC' при расчетах с учетом TOKOO
rраничивающеrо действия дуrи в месте повреждения равен / 32p'
При точных расчстах ударных токов мсталлическоrо КЗ значение ky
определяется в зависимости от отношения результирующих сопротивле
ний цепи КЗ xI/r'[.:
x21r'2. 0,5 0,8
4
8
9
5
6
7
1,5
2
3
ky 1,0 1,02 1,05 1,12 1,2 1,35 1,46 1,53 1,59 1,63 1,67 1,71
I
f
f
При приближенном определении ударных токов КЗ на шинах КТП за
трансформаторами мощностью 400 кВ.А и более принимают [17, 18]:
для металлическоrо КЗ наибольшее возможное значение ударноrо
коэффициента ky = 1,5, при этом iy = 2,12/ aKc;
дЛЯ КЗ через переходные сопротивления ky = 1,3, при этом
i =183/(3) .
У , К.ер'
дЛЯ КЗ на вторичных сборках, rде имеется большое влияние кабелей,
k 1 1- / . 1 55/ (3)
У , , у , к.ср .
Учет подпитки места К3 электродвиzателюии lIапРЯJlсение:и до
1000 В. Соrласно ПУЭ [1] влияние асинхронных двиrателей на ток КЗ не
учитывается, если ток от них поступает к месту КЗ через те элементы, че
рез которые протекает основной ток КЗ от сети и которые имеют сущест
венное сопротивление. Для сети 0,4 кВ такими 'Элементами являются кабе
ли и переходные сопротивления в месте КЗ. Поэтому подпитку от электро
двиrателей следует учитывать только при выборе аппаратуры на основном
щите КТП и не следует учитывать при выборе аппаратуры на сборках
0,4 кВ.
I i
l '
'.
34
При проектировании часто неизвестен состав наrpузки и ее приходит
ся рассматривать как обобщенную наrрузку трансформатора, состоящую
из электродвиrателей и друrих электроприемников [12]. В этом случае пе
риодическую составляющую тока подпитки места КЗ от электродвиrателей
можно приближенно определить по выражению (2 14), приняв в нем
Е; =0,8 их: =0,35:
.. Е;
l дн = ...,l н . т = 2, 291 н . т .
х.
(И4)
Суммарный ток в месте КЗ с учетом Подпитки от электродвиrателей:
1 =1 3 +2,291H." (И5)
rде 12J расчетный ток КЗ от трансформатора, для металлическоrо КЗ pa
1 (3). КЗ 1 (3)
вен к.макс' для через переходные сОпротивления равен К.<р'
Ударный ток КЗ от электродвиrателей:
iу.дв = k удн J21 H = 3, 221 H . T , (2 16)
rде k у . дв ударный коэФФици.ент тока КЗ от электродвиrателей, принима
ется равным единице ввиду быстроrо затухания апериОдической COCTaB
ляющей.
Суммарный ударный ток КЗ с учетом подпитки от электродвиrателей:
iyF. = iy + 3, 221 Н.Т (2 17)
Тепловой импульс тока К3 (кА 2 .с). Значение тепловоrо импульса за
висит от расположения ТОчки КЗ в электрической схеме. При выборе аппа
ратов на rлавном щите 0,4 кВ тепловой импульс определяется по выраже
нию:
В к = (12n\1 от, щ + т..ер) + 1,5( I B)2 т..ер + 41:Вl т..ep, (2 18)
rде 1 0ткл = l е ,о+ lа время отключения КЗ, с; l е . о ВЫдержка времени сраба
тывания отсечки селективноrо автомата, с, для автоматов отходящих ли
ний обычно принимают минимальные уставки по времени, так как в по
давляющем большинстве случаев Этоrо достаточно; lа время rащения дy
rи, для автоматических выключателей серии АВМ и «Электрою> равно
0,06 с, для А3700 0,01 с; Та.ер усредненное значение времени затухания
свободных токов КЗ, принимается 0,03 с; 1 3J расчетный ток КЗ, кА, для
металлических КЗ равен 1 32aKe' дЛЯ КЗ через переходные сОпротивления
1 tЗ}
равен к-ер'
Пример 2 2. КТП с трансформатором мощностью 1000 kB-А, напряжением
6,3/0,4 кВ, и к 5,5% питается от энерrосистемы. Ток К3 со стороны энерrосистемы на
зажимах ВН трансформатора составляет в максимальном режиме 17 кА, в минималь
r
1
i
!
1
.
35
ном 10 кА Определить параметры для выбора автоматических выключателей OTXO
их ОТ КТП линий, а также минимальный ток двухфазноrо К3 на шинах 0,4 кВ KT
:Яв конце отходящей кабельной линии с алюминиевыми жилами сечением 3х120 мм
длиной 100 м. б
Реш е н и е. Расчет при металлическом К3 в максимальном режиме ра оты пи
тающей энерrосистемы. Сопротивление питающей энерrосистемы, приведенное к Ha
Н Ю 0 4 кВ по Ф о р м у лам ( 2 6) и (2 7) составляет Хс 103' (0,4/ 6,3 {6,3 /( .Jj '17)
пряже и , , .' 2 мОм
О 85 мОм. Сопротивление трансформатора (см. табл. 2.4) Х Т 8,5 мОм, r T .
Ма симальный ток металлическоrо трехфазною К3 на шинах 0,4 кВ определяем по
формуле (2 1):
400
[ 32aкc 24 кА
JЗ (0,85+8,5)2 + 22
Периодическая составляюшая тока подпитки от электродвиraтелей по формуле
(2 14) [, B 2,29.1,445 3,3KA, rде 1,445 номинальный ток силовоrо трансформато
ра,кА
Суммарное значение тока для выбора аппаратуры (с учетом подпитки от двиrате
лей) rю формуле (2 15) f r 24 + 3,3 27,3 кА.
Отношение результирующих сопротивлений до шин 0,4 кВ Xy,/'L (0,85 + 8,5)/ 2
4,67 С учетом этоrо находим ky 1,5, а значение ударною тока от системы по фор
муле (2 13) iy 1,5. .24 50,9KA. Суммарный ударный ток с учетом подпитки от
двиrателей по формуле (2 17) i YL 50,9 + 3,22' 1,445 55,5 кА.
Тепловой импульс тока К3 дЛЯ автоматических выключателеи серии АВМ и
«Электрон» при выдержке времени срабатывания отсечки lc.o 0,25 с по ормуле (2 18)
В К 242. (0,25 + 0,06 + 0,03) + 1,5' 3,32. 0,03 + 4' 3,3 . 24. 0,01 206 кА 'с. Аналоrич
но для выключателей А3700 при l с . о 0,1 с имеем В к 90,6 A 'с,
3начения токов при двухфазном металлическом К3 в минимальном режиме пи
тающей энерrосистемы. Сопротивление питающей энерrосистемы:
х = ( 0,4 ) \03 = 1,47 мОм. При К3 на шинах 0,4 кВ:
е JЗ.10 6,3
[ НlI 400 = 22. 7 кА. f 2JИII = 0,867. 22, 7 = 19,7 кА
JЗ (1,47 + 8,5)2.... 22
Сопротивление кабеля по формуле (2 11):
'" = 0,32 .100 = 32 мОм. При К3 в конце кабеля:
[ НlI 400 6 2 кА f ;lин =0,867.6,2=5,38 кА.
JЗ (1.47+8,5+5,7)2+(2+32)2 ' ,
Выполним тот же расчет, но с учетом токооrраничивающеrо действия дуrи в Mec
те К3. 3начение тока К3 на шинах с учетом Rn 15 мОм в максимальном режиме рабо
(3) 400 12 А
ты питающей системы по формуле (2 3): IKR 1 2 2 к.
.Jj-V(0,85+8,5) +(2+15)
[ (3) = (24+12) =18 кА.
Наиболее вероятное значение тока К3 по формуле (2 5): К.ер 2
Х к = 0,057'100=5, 7 мОм;
II:
36
Суммарное значение тока для выбора аппаратуры с учетом токооrpаничивающеrо
действия электрической дуrи и подпитки от двиrателей по формуле (2 15):
/ r 18+3,3 21,3 кА.
Ударный ток с учетом подпитки от двиrателей по формулам (2 13) и (2 17):
/yr. 1,3..J2 .18+ 3,22.1,44 37,6кл.
Тепловой импульс тока К3 дЛЯ автоматов серии АВМ и «Электрон» (1c.o 0,25 с):
В к 182. (0,25 + 0,06 + 0,03) + 1,5 . 3,32. 0,03 + 4 . 3,3 . 18 . 0,03 117,8 кА 2 'с. Анало
rично для автоматов А3700 (1с.о 0,1 с) В к 53 кА 2 .с.
3начения токов при двухфазном К3 через переходные сопротивления в мини
мальном режиме. При К3 на шинах:
(3) 400
/KR 11,7KA,
J3 (1,47+1;,5)2 +(2+15)2
При К3 за кабелем:
/3) 400 4 5 кА
KR 2 2"
J3 (1,47+8,5+5,7) +(2+32+15)
Расчет токов К3 по кривым Приложения П 1 17П 1 1 О дает тот же резуль тат. Не все
из рассчитанных параметров нужны для выбора конкретных типов выключателей, это
зависит от их каталожных данных. 3десь лишь дан пример их вычисления.
/ 0,867 .11, 7 10.1 кА
/ 0,867 .4,5 3,9KA.
Тепловой спад тока К3. При КЗ за кабелем он наrpевается и ero aK
тивное сопРОтивление увеличивается. Вследствие этоrо ток КЗ уменьшает
ся. Это явление называется тепловым спадом тока КЗ. Если сеть 0,4 кВ oc
нащена быстродействующими токовыми отсечками, то тепловой спад
обычно не учитывают из за несущественноrо влияния на значения токов
КЗ. Однако если защита имеет вьщержку времени (например, резервная
зашита), то важно оценить, не приведет ли тепловой спад тока КЗ к ее OT
казу. Значение активноrо удельноrо СОПротивления кабеля r уд9 С учетом
ero HarpeBa при КЗ дО температуры [) можно определить по выражению:
r уд 9 = r уд20 [1 +а( .9 20)J, (И 9)
rде r уд20 активное удельное СОпротивление кабеля при температуре 20 0 с,
мОм/м; а температурный коэффициент сопротивления, lfc, принима
ется для медных и алюминиевых жил равным 0,004.
Если известно активное удельное сопротивление кабеля r уд 91 при
температуре , ОТличной от 20 0 с, то значение активноrо удельноrо сопро
тивления кабеля с учетом ero HarpeBa при КЗ дО температуры .9 можно оп
ределить по выражению:
r Уд9
r Уд91 [1 + a(.9 20)]
l+a( 20)
(2 20)
Значения активноrо удельноrо СОпротивления кабелей дО КЗ можно
принимать по табл. 2.5, в которой они указаны при температуре = 650с
"".",.."
37
(для достаточно напряженноrо режима работы сети). Температуру .9 к ' до
которой наrpеется кабель в процессе КЗ, можно найти по кривым рис. 2 6,
взятым из работ [31, 32], причем в работе [32] указано, что эти кривые по
строены с учетом тепловоrо спада тока КЗ.
"С (/ .! : 1X L J' #
' I I .
I! I 1 I А '
. I I
АпЮМШШl1t.': Meиb
I 1 r-- .
," lf'I . I !/.
;1 5-
I :I
Л t.t' ,'" +.,
.СЬ,;..! ;
"'''1 I--h
:1 1' П ;
...1
I ["
,.;'
I
1 .
I I
+!
I ,
200
1%
100
и...
I i ! I
i i , I I
L I " , ' А
I ,n'r ' '1 -ь'
l.
о
1'104
2.101
3'104
A2'C!MM
Рис. 2 6. Кривые для определения температуры проводников при К3
Сплошные кривые относятся к шинам и кабелям со сплошным жи
лами штриховые к кабелям с мноrопроволочными жилами и вязкои про
питк й которая увеличивает теплоемкость жилы и снижает ее температу
ру. дл определения коне<JНОЙ температуры .9 к следует вычислить значе
ние конечной тепловой функции As =А к по формуле:
В К
AK= +2'
S
[де Ан определяется по кривым рис. 2 6 для начальной темп ратуры про
п КЗ ' В тепловой импульс характеризующии количество
водника LТ H дО , к ' 2
КЗ А 2. S сечение П р оводника мм.
тепла, выделенное током за время , с, ,
(2 21 )
Пример 2 3, Проверить, насколько влияет тепловой спад тока на чувствитель
ность резервной маКСИМ lЬНОЙ токовой защиты при К3 в конце ка б"IЬНОИ инии пита
ния сборки. Кабель с алюминиевыми жилами сечением 3х120 мм длинои 50 М, []oд
000 В А 550' СОП Р ОТИВ"Iение питаю
ключен за трансформатором мощностью 1 К', и, , ,О, .
. 1 Х О 1 Х Резе р вная защиты выполнена с помощью реле тока РТАО и
щеи СИСl емь с , т' t О 8
времени типа РВ ток срабатывания защиты /с.з 3,8 кА, время срабатывания с.з , e
Реш е н и'е. Вычисляем значения токов К3 на сборке. 3начения сопротивлении
8 6 О 2 Ом системы ХС 0,1;6 MO I, кабеля по
т ансформатора по табл. 2.4 Х Т , М м, rT м ,
р (2 11) О 057 ' 50 2 8 5 М Ом r. О 32. 50 16 мОм. Ток металлическоrо
формуле Х К , , . ., к ,
(3) 400 10.6 кА, дуrовоrо К3
К3 по выражению (2 1): /, r,:; ) 2 ( 16) 2
..,3 (8,6+0,86+2,85 + 2+
.<.,.-'\'.. .
38
39
по (2 3): I кR (3) = 400
I 6,56кА. Коэффициент чувстви
JЗ,,(8,6+ 0,86 + 2,85)2 +(2 + 16+ 15)2
тельности резервной защиты при КЗ в конце кабеля составляет 0,87 . 6.56 / 3,8 = 1,5.
Определим, насколько он снизится при HarpeBe кабеля током КЗ.
Считаем, что кабель наrревается наиболее вероятным током КЗ, значение KOTOpO
ro составляет по (2 5) I 32p =(10,6+6,56)/2=8,6 кА, и что начальная температура кa
беля Из за напряженноrо режима работы и высокой температуры окружающей среды
составляла 9" 65 0 с. По кривым рис. 2 6 находим, что температуре 65 0 с COOTBeTCTBY
ет значение начальной тепловой функции Ан = 0,55' 104 А 2 ,с/мм 4 . 3начение конечной
тепловой функции по выражению (2 21) составляет А = О 55 . 104 + 86002. ( О 8 + О 03)/
/1202 О 98 4 2 4 · , , ,
, .10 А 'с/мм . Этому значению по кривым рис. 2 6 соответствует конечная
температура 9. = 130 0 с. Активное удельное СОПротивление кабеля при этой температу
ре составит по (2 20)' r. 0,32[1+0, 004(130 20)J
. удэ 1+0,004(65 20) 0,39 мОм/м, активное сопро
тивление кабеля составит 0,39 . 50 = 19,5 мОм. Поскольку поведение дуrи непредска
зуемо, то в конце КЗ ток может снизиться до минимальноrо значения:
/3) 400
.R I 6 кА, коэффициент чувствительности
JЗ,,(8,6+0,86+ 2,85)2 +(2+ 19,5+ 15)2
защиты при этом составит 0,87 . 6/,з,8 = 1,37. МОJl>'НО сделать вывод, что тепловой спад
тока в данном случае не повлияет на работу защиты, тем более, что ток возврата защи
ты составит примерно 3,8 . 0,8 = 3 кА, rде 0,8 коэффициент возврата реле PT 40. 3Ha
чительно опаснее прерывистый характер rорения дуrи, из за чеrо защита, имеющ я BЫ
держку времени, может периодически возвращаться в процессе КЗ. ДЛЯ предотвраще
ния этоrо явления необходимо обеспечить задержку возврата защиты, о чем подробно
указано в разделе «Особенности выполнения лоrики МТ3» rлавы 17.
фаза нуль. Поэтому чаще используют приближенное выражение, peKOMeH
дованное «Инструктивными материалами rлавrосэнерrонадзора» [33]:
](l) И Ф
· z. 1) (2 23)
+4J пт
3
[де zпт полное сопротивление петли фаза нуль от трансформатора До точ
О . (1)
ки КЗ, измеренное при испытаниях или наиденное из расчета, м м, ZT
полное сопротивление понижающеrо трансформатора токам однофазноrо
КЗ, принимается по данным табл . 2.4 или находится по выражению:
Z I) J ( X 1T + Х 2Т + х От )2 + (1JT + r 2T + r oT )2 , (2 24)
[де XIT и rl T индуктивное и активное сопротивления трансформатора TO
кам прямой последовательности, мОм; Х2т и r2T то же обратной последо
вательности, мОм; ХОт и rOт то же нулевой последовательноети, мОм.
Выражение (2 23) справедливо при большой мощности питающей
энерrосистемы (Хс < О,lх т ). Если питающая энерrосистема имеет оrpани
ченную мощность, то значения Z I) увеличиваются с учетом сопротивле
ния энерrосистемы:
Z ) (XIt+X2r+Xo.-+2хс)2 +(1JT+r2T+rOT+2rJ2,
(2 25)
2.5. Расчет токов однофазноro КЗ при питании от энерroсистемы
Расчет тОl<ов од1l0фаЗ1l0Z0 металличеСI<ОZО К3. Переходное сопро
тивление в месте повреждения не учитывается. Для однофазных КЗ воз
можны два метода расчета точный и приближенный. Точный расчет
производится по [12,28]:
](1) 3И ф
к (1Jr. +r2r. +r o r.)2 + (Х п : +X2 +X o r.)2 ' (2 22)
[де Ць фазное напряжение сети, В; rII:, r2I: и rOI: реЗУЛЬТИрующее актив
ное сопротивление прямой, обратной и нулевой последовательности до
точки З, Ом; Xl:, Х2!: и ХО!: реЗультирующее индуктивное сопротивление
прямои, обратнои и нулевой последовательностей, Ом.
Формула (2 22) неудобна для расчетов, так как не дает возможности
пользоваться замеренными на практике значениями сопротивлений петли
а расчет тока однофазноrо КЗ выполняется по выражениЮ:
](l) И Ф
· (1) ( 2 26)
Zr.
+ Zпт
3
значения Z ) учетом можно принимать по табл. 2.9.
Из табл. 2.9 видно большое различие опротивлений Z ) /3 трансфор
маторов со схемой соединения обмоток У1У-- и tJ.l'f. При небольшом co
противлении питающей энерrосистемы и близких однофазных КЗ значения
токов однофазноrо КЗ после трансформаторов дlу. в примерно в три раза
больше. чем после трансформаторов У1У--, при этом они практически paB
ны токам трехфазноrо КЗ. Поэтому для обеспечения чувствительности
защит от однофазных КЗ применение трансформаторов tJ.J'f предпочти
тельнее.
Полезно запомнить, что для всех трансформаторов с одинаковыми
схемой соединения обмоток и напряжением и к произведение SH.T'( zi 1 ) /3)
в :::о const (с учетом сопротивления питающей энерrосистемы при co
поставимом отношении сопротивлений Хс/Х т )' Отсюда можно найти значе
ние zi l ) /3 для трансформатора друrой мощности, в том числе cTaporo ти
40
41
па. Например, для трансформаторов, имеющих llк 5,5% и схему соедине
ния обмоток У/У-- при ХС / Х Т 0,1, В 27000. Следовательно, для тpaHC
форматора Мощностью 750 кВ.А (при прочих равных условиях)
zf!) /3 27000 / 750 36 мОм.
т а б л и Ц а 2.10
Полное удельное сопротивление Znт.уд петли фаза IIУЛЬ для кабеля или пучка
проводов с алюминиевыми жилами при температуре жилы 65°С, мОм/м (29)
'ОО
a 2
-&", Значение Znт.уд мОм/м при сечении нулевоrо провода, мм , равном
'" ом
:s: р,::Е
;z: t::::E
'" о
:r L-, 70 95 120
'" о 4 6 10 16 25 35 50
U;z: 2,5
2,5 29,64
4 24,08 18,52
6 15,43 12,34 9,88
9,88 7,41 5,92
...J.Q....
5,92 4,43 3,7 3,35
25 5,19 3,7 2,96 2,54 2,22
4,77 3,35 2,54 2,12 1,8 1,59
...lL
3,06 2,22 1,8 1,48 1,27 1,13
2,01 1,59 1,27 1,06 0,92
95 1,45 1,13 0,92 0,78
1,37 1,05 0,84 0,7 0,62
0,99 0,82 0,67 0,52
0,95 0,73 0,59 0,51
185
Таблица 2.9
Значения zp /3 для расчета металлических однофазных КЗ при различной
электрической удаленности траисформаторов от источииков цитания
Схема co Трансформатор Значения z ) /3, мОм
единения
обмоток SH.T, кВ.А И., % ХС О,lх т ХС :: Х Т ХС 2х т
400 4,5 65,96 75,7 86,66
У/У-- 630 5,5 43,77 51,65 60,5
1000 5,5 27,53 32,46 38
1600 5,5 16,9 19,73 22,92
400 4,5 19,07 28,94 40,1
ДjY- 630 5,5 14,8 22,76 31,68
1000 5,5 9,39 14,47 20,17
1600 5,5. 5,86 9,07 12,65
Примечание . Активное СОпротивление энерrосистемы не учитывалось.
Сопротивление петли фаза нуль находят по выражению:
Z"T ZIIТ.уд! "1 + Zпт.уд2 "2 +...
Примечание . При применении кабелей с медНЫМИ жилами табличные значения
Znт.уд уменьшить в 1,7 раза.
(2 27)
т а б л и Ц а 2.11
[де Zпт.уд удельное сопротивление петли фаза нуль каЖДоrо из последо
вательно включенных участков цепи от трансформатора до точки КЗ,
принимается по данным табл. 2.10 2.14 или работы [29], мОм/м; / длина
этоrо участка, м.
Значения удеЛЫlOrо сопротивления петли фаза нуль Шинопроводов
принимают по заводским данным или по табл. 2.15.
Сопротивление контактов щин, аппаратов, трансформаторов тока не
Учитывается, поскольку расчет по выражениям (2 23) или (2 26) дает HeKO
торый запас по току вследствие арифметическоrо сложения zVJ /3 и ZП'f.
При расчетах однофазных КЗ во ВЗрывоопасных помещениях вспомо
raтельные проводники зануления (алюминиевые оболочки кабелей, еталь
ные полосы) в расчетную схему не ВКЛючаются. Свинцовые оболочки Ka
белей не Включаются в расчетную схему в любом случае, так как их не
разрещается ИСПОЛЬзовать в качестве заземляющих проводников.
Полное удельное сопротивлеиие Znт.уд петли фаза алю иниевая оболочка
треХЖШIЬНЫХ кабелей с бумажной изоляцией (без нулевои жилы), мОм/м 1291
-
Значение Znт. для кабелей
Число и сече Алюминиевых Медных Алюминиевых
2 Медных
ние ЖИЛ, ММ Аr,АБ AAr, ААБ АШв ААШв
3х6 5,02 7,71 4,98 7,67
3хl0 3,33 4,95 3,31 4,92
2х16 2,35 3,36 2,31 3,33
3х25 1,81 2,46 1,79 2,44
3х35 1,39 1,85 1,37 1,83
3х50 1,09 1,42 1,07 1,4
3х70 0,84 1,07 0,83 1,06
3х95 0,67 0,84 0,66 0,83
3х120 0,57 0,71 0,56 0,7
3х150 0,42 0,53 0,44 0,54
3х185 0,36 0,45 0,36 0,45
3х240 0,31 0,37 0,29 0,36
I l 'i
, I
, I
I '
1, 1 .
1' . ' :
!' 11
1,
1
;11
j- .if.
il,
,
i
i
1,
1I
',
'1
42
Таблица 2.12
Полное удельное еопротнвленне Znт.уд пет."Н фаза нуль
с учетом проводнмое'Пf Iшюмннневой оболочкн четыреХЖНЛЬНОI"О
кабеля с бумажной изоляцней, мОм/м (291
Число и ce Значение Znт.уд Значение Znт.уд
для кабелей Число и сече для кабелей
чение жил, ние жил. мм 2
мм 2 Медных Алюминиевых Медных Алюминиевых
Аr,АБ AAr, ААБ Аr,АБ AAr, ААБ
3х6+1х4 4,74 7,49 3x70+lx25 0,61 0,87
3хlО+lх6 3,06 4,73 3х95+1х25 0,48 0,69
2х16+1хl0 2,01 3,08 3х120+1х35 0,41 0,58
3х25+1х16 1,38 2,1 3х150+1х50 0,31 0,45
3х35+1х16 1,06 1,57 3х185+1х50 0,27 0,37
3x50+l х25 0,78 1,16
Таблица 2.13
Полиое удельиое сопротивление Znт.уд петли фаза треХЖИЛЬИОI"О кабеля
с алюмиииевыми жилами стальиая полоса 40 х 4, уложенная
на расстояннн 0,8 м от кабеля, мОм/м (291
Число и Значение Znт.уд. мОм/м, при Число и 3начение Z,IТ.уд. мОм/м, при
сечение токе однофirзноrо КЗ, А сечение токе одноФ зноrо КЗ, А
ЖИЛ, мм 2 ,
200 400 2500 жил, мм. 200 400 2500
3х6 8,8 8,37 3 х 70 3,25 2,79 2,34
3хl0 6,29 5,87 3х95 3,12 2,67 2,22
2х16 4,92 4,47 4,02 3х120 3,05 2,6 2,15
3х25 4,12 3,66 3,21 3х150 2,99 2,54 2,09
3х35 3,73 3,27 2,81 3х185 2,95 2,5 2,05
3х50 3,44 2,98 2,52 3х240 2,91 2,45 2,01
Таблица 2.14
Полное удельное сопротнвление Znт.уд цепн фаза нуль четырехпроводной
воздушной ЛНlШН с алюмннневымн проводамн, мОм/м (291
Фазный Рассятояние Значение ZnT. VП. мОм/м, при нулевом проводе
провод фаза нуль,м A 16 A 25 A 35 A 50 A 70 A 95 A 120
0,4 4,86
A 16 1 4,87
2 4,88
0,4 4,01 3,18 2,76 2,43
A 25 1 4,04 3,21 2,79 2,46
2 4,05 3,23 2,81 2,49
0,4 3,59 2,76 2,53 2,01 1,78
A 35 I 3,62 2,79 2,57 2,05 1,82
2 3,63 2,81 2,59 2,08 1,86
43
б 214
Пvодол:жение та лиЦbl
Фазный Раесятояние 3начение ZnТ. VП. мОм/м, при нулевом проводе A 120
фаза нуЛЬ,м A 16 A 25 A 35 A 50 A 70 A 95
провод
0,4 3,25 2,43 2,01 1,69 1,47 1,35
A 50 1 3,28 2,46 2,05 1,73 1,53 1,40
2 3,30 2,49 2,08 1,77 1,58 1,45
0,4 2,21 1,78 1,47 1,28 1,15 1,08
A 70 1 2,25 1,82 1,53 1,34 1,21 1,14
2 2,28 1,86 1,58 1,39 1,27 1,20
0,4 2,07 1,66 1,35 1,15 1,02 0,95
A 95 I 2,11 1,71 1,40 1,21 1,09 1,03
2 2,14 1,75 1,45 1,27 1,15 1,09
0,4 1,58 1,27 1,08 0,95 0,85
A 120 1 1,63 1,33 1,14 1,03 0,93
2 1,67 1,38 1,20 1,09 1,00
I
,)
li
j \\f
!j I
Таблица 2.15
Полное удельное сопротивление =пт.уд цепн фаза нуль
закрытых шннопроводов в стальном кожухе, мОм/м [29]
.\ I
'! ,
!! I
I
I
.Ь-< Размер 3начение Znт.уд. мОм/м, при токе
'" :lлюминиевых однофазноrо К3, А, равном
:I: о 1000,
Тип шинопровода = f-< ЖИЛ В одной
::Е ,= 300 400 500 600 800 3000
фазе, мм
Шинопровод с нулевой шиной четырехпроводный)
ШМАХ 65 600 80 х 8 0,3 0,33 0,3 0,28
ШР A 64 250 250 30х4 0,9 0,91 0,93 1,05
ШР А 64АОО 400 40 х 5 0,65 0,66 0,67 0,76
ШРА 64 600 600 60х6 0,6 0,61 0,62 0,7
ШОС 67 25 СМ. примеч. 7,22
Шинопровод без нулевой шины (т ехпроводный
ШМА 59С 4000 2(l60 x 12) 0,45
0,5
ШМА 59С 2500 2(l20 x l0)
ШМА IХ 1600 1600 120 х l0 0,5
ШМА 65 1600 2 ОООхl0) 0,49
ШМА 58 1500 2 (80 х 8) 0,51
0,55
ШМА IХ 1000 1000 80х8 0,6 0,6
ШМАХ 65 1000 120 х l0 0,58 0,58 0,53
ШРА 2 Ф 250 30 х 5 1,43 1,38 1,38 1,28
ШРААФ 400 50 х 5 1,25 1,2 1,2 1,15
ШР А 6Ф 600 60х6 1,1 1,05 1,06 1,0
2
:
'1
!
Примечание . Шинопровод ШОС 67 выполнен медным проводом сечением 6 мм .
44
45
Расчет токов однофазнош К3 с учетом токооzраничивающеш
действия дуzи в месте повреждения и сопротивления питающей 'JHep-
zocucmeMbl. С помощью метода ;::иммеТРИ<JНЫХ составляющих можно BЫ
вести удобное выражение для определения тока однофазноrо КЗ, учиты
вающее и сопротивление питающей системы, и переходные сопротивле
ния. Известно. <JTO ток однофазноrо КЗ равен:
'(1) 3U ф
/K
к 2]+22+20
Сопротивления прямой 21, обратной 22 и нулевой 20 последовательно
стей с учетом сопротивления внешней сети и переходных сопротивлений
составляют:
тр анс ф о р мато р а токам прямой последовательности; ro T . ХОт то же
ление сопро
токам нулевой последовательности; rc, ХС активное и индуктивное -
тивление питающей системы токам прямой последовательности; Rп пере
ходные сопротивления; Zпт сопротивление петли фаза нуль от трансфор
матора до места КЗ.
3 .,(1) /3 с У четом R = 15мОм И В зависимости от соотношения
на<Jения LR п
сопротивлений питающей энерrосистемы ХС и трансформатора Х Т (прямои
последовательности) приведены в табл, 2.16.
Выражение (2 31) удобно для практических расчетов, позволяет
Y<JecTb сопротивление питающей системы до трансформатора, переходны:
сопротивления, а также использовать данные относительно сопротивлени
петли фаза нуль, приведенные в работе [29]1 и практические замеры, с по
мощью которых можно рассчитать токи / для всех встречающихся на
практике случаев. т а б л u Ц а 2,/6
Значения zr /3 с учетом токооrраничивающеrо действия дуrи
в месте повреждения при различной электрической удаленности
21 = 21с+ 2 1т +2 1л +R п ,
22 = 2 2с + 2 2т +2 2л +R п = 21c+ 22т+21л+Rп ,
20 = 2 0т + 2 0л +R п + 32 н + 3jx'= 2 0т + 2 1л +Rn + 32 н + 3jx' ,
(2 29)
rде 2 1с , 2 2с комплексы сопротивлений прямой и обратной последователь-
ностей системы; 2 1т , 2 2 т. 2 0т комплексы сопротивлений прямой, обратной
и нулевой последовательностей трансформатора; 2\л, 2 2л , 2 0л комплексы
сопротивлений прямой, обратной и нулевой последовательностей линии от
трансформатора до места кз; 2 н , 3jx' комплекс сопротивления нулевоrо
про вода линии и составляющая индуктивноrо сопротивления цепи фаза
нуль от трансформатора до места кз; R п переходные сопротивления,
принимаются равными 15 мОм.
Подставляя эти выражения в (2 28) и учитывая, <JTO 2 1т +2 2т +2 0т =z l)
есть комплекс полноrо сопротивления трансформатора, а 2\л+2н+ jx'= 2 пт
есть комплекс сопротивления петли фаза нуль, получим:
/(1) И Ф
кК Z(1) + 2Z + 31) (2-30)
т с ''-о Z
3 + пт
Обозначив I 2, ])+ 22 с +3R п l / 3 =2 /3, и перейдя к арифмеТИ<Jескому
сложению 2 /3 и Zпт , получим:
/(1) И Ф
кК z k (2-31)
3+ zпт
z = Iz I)+22с+3Rпl = (2fjT +rOT +2rc +3RlI)2 + (2х 1т + ХОт + 2хс)2, (2 32)
rде z k модуль полноrо комплекса сопротивления сети, трансформатора
и переходных сопротивлений; rlT, хIт активное и индуктивное сопротив
TDaHcdlODMaToPoB от источников питания
Схема со- Трансформатор 3начения zfl /3, мОм
единений SH,T, кВ'А и к , % Хс О,lх т Хс Х т Хс 2х т
обмоток
400 4,5 72,4 81,37 91,66
630 5,5 50 57,08 65,2
YIV- 1000 5,5 34,84 38,85 43,58
1600 5,5 25,6 27,56 29,92
400 4,5 27,67 35,21 44,84
630 5,5 23,36 29,07 36,48
ЫУ- 1000 5,5 19,32 22,24 26,3
1600 5,5 17,1 18,44 20,44
Заметим <JTO выражения (2 23), (2 26) и (2 31) из за арифмеТИ<Jескоrо
сложения со ротивлений, указанных в знаменателе, дают некоторую по
rpешность в сторону увеЛИ<Jения общеrо сопротивления цепи фаза нуЛь, то
есть в сторону запаса. Этот запас компенсирует сопротивления мелких
участков сети которые часто не учитывают в приближенных расчетах (He
большие учас ки шин от трансформатора до rлавноrо щита 0,4 кВ и aBTO
матов отходящих линий, участки между автоматом, пускателем и тепло
выми реле на вторичных сборках и т.п.).
Пример 2-4. Вычислить ток однофазноrо К3 с учетом переходных сопротивлений
400 ВА 4 50/. соединение обмоток
на зажимах трансформатора мощностью к, II К , о,
у IV- , присоединенноrо к энерrосистеме сопротивлением ХС = О,lхт,
111
I n
I
, I
I ,
I
I "
IIIШ
11 ' l lf
, !l
! 1111
,11,1
, 1,1/1
[111
i
i!
!
! ,
46
47
Реш е н и е. Значение 41 /3 можнu принять по табл. 2.16, однако в учебных цe
лях покажем ход ero вычисления. По табл. 2.4 для данноrо трансформатора XIT Х2т
17,1 мОм; rl T r2T 5,5 мОм; хот 148,7 мОм; rOт 55,6 мОм. Сuпротивление сис
темы ХС 1,71 мОм; rc '" О, RII 15 мОм. С учетом (2 32) имее м:
zr J(2 .17,1 + 148,7 + 2.1,71)2 +(2 .5,5+ 55,6+3.15)2
3 3 ' 72,4мОм.
По формуле (2 31), приняв Zm О. имеем l 231/ 72,4 3,2 кА.
Для сравнения найдем этот ток ПО кривым приложения (рис. ПI I, в). Вначале
вычисляем отношение сопротивлений (прямой последовательности) системы и тpaHC
форматора: Хс/ XT 1,71/ 17,1 0,1. По сплошной кривой на рис. ПI I, в наХОI!ИМ, что
при этом отношении для трансформатора У/У- мощностью 400 кВ'А. l 3,2 кА, Т.е.
получаем тот же результат.
rде lк.дв длина кабеля, питающеrо двиrатель; lкхб длина кабеля, пи
тающеrо сборку; Sк.дв и Sк.сб соответствующие сечения кабелей.
Можно найти ток КЗ без вычисления lр непосредственно по rpафику,
как показано на рис. Пl 2, а. Сначала находится ток КЗ в конце кабеля, пи
тающеrо сборку (точка А). Через точку А проводится rоризонтальная пря
мая до пересечения с кривой, соответствующей сечению питающеrо дви
rатель кабеля lточка Б). Прибавив к координате IБ длину питающеrо дви
rатель кабеля lк.дв' по кривой, соответствующей сечению этоrо кабеля, Ha
ходим ток КЗ на зажимах двиrателя (точка С).
Если напряжение КЗ или мощность установленноrо трансформатора
отличается от принятых при построении кривых, то следует подобрать
ближайший трансформатор, исходя из равенства их сопротивлений. Ha
при мер, для трансформатора мошностью 1000 кВ, А, и к 8%, ZT 0,013 Ом
(0,4 кВ). Следовательно, можно пользоваться rpафиками для трансформа
тора 630 кВ'А, и к 5,5%, имеюшеrо ZT 0,014 Ом.
Кривые токов однофазных КЗ построены для соотношения сопротив
пения (прямой последовательности) сиетемы и трансформатора Хс/Х т 0,1.
Стрелками обозначена область, в которой можно по этим кривым находить
токи при Хс ::: 2хт> при этом поrpешность в определении тока КЗ не превос
ходит 15% при малых длинах и больших се<Jениях кабелей и 5% для
больших длин или малых сечений кабелей.
Приближенные значения токов однофазных КЗ для трехжильных Ka
белей с алюминиевой оБОЛО<JКОЙ можно находить по кривым для четырех
жильных кабелей с алюминиевой оболочкой, при этом полученное по кри
вым зна<Jение тока следует уменьшить на 15% для больших и на 5% для
малых сечений кабелей.
Если при определении токов однофазных КЗ при совпадении сечений
фазных жил сечение нулевой жилы кабеля меньше приведенноrо на rpa
фиках, то ток КЗ следует находить для кабеля, имеющеrо меньшее сечение
нулевой жилы, независимо от сечений фазных жил. При этом поrpешность
в нахождении тока будет наименьшей и идет в запас расчета чувствитель
ности защиты.
2.6. Определение токов К3 по расчетным кривым
В приложении приведены расчетные кривые, по которым можно най
T значения Токов КЗ на шинах. КТП (рис, ПI I) и в сети 0,4 кВ (рис. Пl
2 Пl 10) после трансформаторов напряжением 6(lO)/O,4KB, мощностью
1600 кВ.А (и к 5,5%), 1000 КВ'А (и к 5,5%), 630 кВ.А (и к 5,5%) и
400 KB A (и к 4,5%) в зависимости от соотношения сопротивлений пи
та',?щеи системы и трансформатора, длины, конструкции и сечения кабе
леи 0,4 кВ с учетом и без учета roкооrpаничивающеrо действия дуrи в
месте повреждения. Кривые рис. П1 17Пl 1O построены по приведенным
выше выражениям с использованием данных, приведенных в таблицах.
Штриховыми линиями показаны токи металЛИ<Jескоrо КЗ, сплошными с
учетом переходных сопротивлений, равных 15 мОм. Активное сопротив
ление энерrосистемы и сопротивление шин 0,4 кВ не учитывалось. Все
кривые даны для кабелей с алюминиевыми жилами. Для нахождения тока
КЗ за кабелем с медными жилами по этим кривым необходимо уменьшить
ero расчетную длину в 1,7 раза.
Для пользования кривыми предварительно необходимо определить
соотношение сопротивлений питающей системы и трансформатора: ин
дуктивных Хс/Х т или полных ZC/ZT' последнее при значительном активном
сопротивлении системы (например, наличии протяженных воздушных или
кабельных линий 6 или 1 О кВ).
Если кабель питает сборку, а от сборки питается двиrатель через Ka
бель друrоrо сечения, то ток КЗ на зажимах двиrателя можно определить,
пользуясь этими же кривыми по условной расчетной длине кабеля, имею
щеrо такое же сечение, как кабель питания двиrателя:
1 1 1 Sк.дв
р к.дв + К.сб (2 33)
Sк.сб
2.7. Расчет токов К3 при питании от [енераторов собственных
электростанций
Собственные электростанции предназна<Jены для электроснабжения
при потере основных источников питания и обычно имеют небольшую
Мощность. Они подключаются либо непосредственно к шинам 0,4 кВ (aBa
рийные [енераторы), либо через понижающие трансформаторы 6/0,4 кВ.
Расчет токов КЗ выполняется только с целью выбора уставок и проверки
чувствительности и селективности действия защит, так как по отключаю
I
...
48
49
щей способности аппаратура рассчитана на работу от более мощных oc
новных иеточников питания.
В зависимости от расчетных условий максимальным может оказаться
ток однофазноrо или трехфазноrо КЗ, минимальным ток тpex , ДBYX или
однофазноrо КЗ. Например, ток однофазноrо КЗ может оказаться макси
мальным (по сравнению с друrими видами КЗ) на зажимах [енератора и
минимальным в удаленных точках сети.
Расчет токов междуфаЗIIЫХ К3. При близких КЗ в [енераторе воз
никает переходный процесс, сопровождающийся изменением во времени
периодической соетавляющей тока. С удалением точки КЗ от [енератора
это явление становится незаметным (как при питании от энерrосистемы).
ЭлеКТРИ<Jескую удаленность однозначно характеризует расчетное резуль
тирующее сопротивление до точки КЗ в относительных единицах Z'P' при
веденное к суммарной мощности параллельно работающих [енераторов:
SI:
Z'P ==ZI: ' (2 34)
иср
[де Z1; суммарное сопротивление всех элементов цепи КЗ, ВКЛЮ<Jая [cHe
раторы, мОм; SH.rI: суммарная мощность параллельно работающих [eHe
раторов, кВ, А; иcp cpeДHee напряжение той ступени, к которой отнесено
ZI;,B.
Обобщенные кривые зависимости периодической составляющей тока
КЗ, отнесенной к номинальному току [енератора 1.'1 == 1 к1 / 1 нл от расчет
Horo сопротивления Z.p (Х. р ) и времени от начала КЗ t для маломощных
reHepaTopoB приведены на рис. 2 7. Кривые учитывают действие при КЗ
устройств автоматическоrо реrулирования (АРВ) и форсировки возбужде
ния (ФВ) [енераторов. Эти устройства должны быть поетоянно в работе.
Сопротивление Z.p == 0,65 называется критическим.
Если z.p < 0,65, то электрическая удаленность КЗ считается неболь
шой. При применении аварийных [енераторов напряжением 0,4 кВ такое
соотношение характерно дЛЯ КЗ на зажимах [енераторов, шинах КТП и
основных сборках 0,4 кВ.
Упрощенную картину процессов, про исходящих при КЗ в этих точках,
рассмотрим на примере внезапноrо трехфазноrо КЗ. В начальный момент
КЗ индуктивное сопротивление [енератора резко уменьшается до сверхпе
реходноrо (начальноrо) значения x;j, а затем поетепенно увеличивается до
переходноrо Xd и, наконец, до установившеrося Xd' Это вызвано COOTBeT
ствующим изменением маrнитных потоков в [енераторе. Маrнитное поле
етатора reHepaTopa, созданное током КЗ и ранее не сущеетвовавшее в Ma
шине, вызывает по закону Ленца появление встречных полей в обмотке
возбуждения и в успокоительной обмотке, вьrrесняющих маrнитное поле
статора на пути рассеяния. По мере затухания встречных полей маrнитное
поле статора постепенно проникает сна<Jала в зону успокоительной обмот
ки, затем в зону обмотки возбуждения. Этот процесс сопровождается YBe
ЛИ<Jением сопротивления обмотки статора от x;j до Xd и Xd и COOTBeTCT
вующим уменьшением тока КЗ от сверхпереходноrо до переходноrо и, Ha
конец, установившеrося. Наряду с этим при снижении напряжения (вслед
ствие КЗ) ветупают в действие устройства АРВ и ФВ [енератора, которые
стремятся восстановить напряжение на ero зажимах увеличением тока воз
буждения и, следовательно, эдс.
l
l ;1
O
00.2 0,3 0.4 0,5 0.6 1
Рис. 2 7. Расчетные кривые изменения токов К3 дЛЯ reHepaTopoB малой
мощности с АРВ (сплошные линии трехфазное К3, штриховая двухфаз
ное при t == со, время t в секундах)
Однако вследетвие небольшой электрической удаленности КЗ устрой
етва АРВ и ФВ не MorYT восстановить напряжение на зажимах reHepaTopa
до номинальноrо, несмотря на увеличение тока возбуждения до предель
Horo. На изменение тока КЗ во времени больше влияет увеличение сопро
тивления [Снератора, чем увеличение ero эдс. Происходит снижение (за
тухание) тока КЗ с течением времени от сверхпереходноrо (начальноrо) [кО
(t == О) дО уетановившеrося [коо (t == (0).
Например, при КЗ в точке, соответствующей z.p ==0,3, ток КЗ 1 6 == 3,7;
1(3) == 2 12 1(3) == 2 35 (р ис 2 7 ) Заметим что вследетвие инерционноети
1(.0.5 "к*оо' .. ,
50
51
устройств АРВ и ФВ они не влияют на начальное значение тока, их дейст
вие будет заметно спуетя примерно 0,2 с после начала КЗ и особенно в
установившемся режиме КЗ. Поэтому при КЗ в рассмотренной точке зна
чение тока при t 00 несколько больше, чем при t 0,5 с.
Минимальным значением тока оказывается установившийся ток
трехфазноrо КЗ ero значение всеrда меньще установившеrося тока ДBYX
фазноrо КЗ, а при КЗ на зажимах [енератора меньше тока однофазноrо
КЗ [34]. это объясня ся тем, что индуктивные сопротивления [еllератора
обратнои Xz и нулевои ХО последовательностей, которые учитывают при
pac<Jcтe несимметричных КЗ, не изменяются в процессе КЗ, а по зна<Jению
они значительно меньше индуктивноrо сопротивления [енератора прямой
последовательности в уетановившемся режиме Xd .
Кривые изменения токов при трехфазных К3 на рис. 2 7 взяты из работы [35].
Кривая токов при двухфазном К3 при f со и всех 1начениях Z,p располаrастся между
кривыми токов трехфазных К3 1 6 и 1 Ее можно получить, воспользовавшись кри
выми для трехфазных К3, правилом эквивалентности прямой ПОС.'Iедовательности [12]
и известным выражением:
1(11) (11) 1 (11)
к т кl
rJIe 1 ") ток любоrо (п) несимметричноrо К3; m(n) кuэффиuиент, соответствующий
этому виду К3, дЛЯ двухфазноrо К3 m(n) m(Z) JЗ; 1 ) соuтветствующий ток пря
мой последовательности.
Например, в точке сети, для которой Z,p 0,3, uтносительные значения токов
трехфазноrо К3 1(3) 3 7' /3) 2 35 П
К'О "К'''' , . ри двухфазном К3 в той же точке расчетнuе
сопротивление елаrается из суммы сопротивлений прямой и обратной последоватеЛk
ности, и составит Z,p 0,3 + 0,3 0,6. Пu кривым трехфазных К3 дЛЯ f со о 6
...."'р ,
соответствует относительное значение тока прямой последовательнuсти 1(2) 1 65
K*l.x' , ,
таким ( разом, относительное значение устанuвившеrося тока двухфазноrо К3 COCTaB
J[яет 1 к "" JЗ.1,65 2.85.
В точке сети, для которой Z,p 0,65, имеем 1 ) '" 1 '" 1 .:;) , если же Z,p> 0,65,
то 1 ) < 1 ;> < 1 .
Z,p < 0,65, должна проверяться по установившемуся току трехфазноrо КЗ
[ ;; .
Если z'p2: 0,65, то КЗ С<Jитается удаленным. Обычно это соотношение
соответствует КЗ на зажимах отдаленных электроприемников при питании
длинными кабелями с большим сопротивлением. В этих случаях АРВ и
ФВ способны восстановить напряжение на зажимах [енератора до номи
нальноrо (при o<JeHb удаленных КЗ вообще не вступают в работу), а изме
нение сопротивления [енератора в процессе КЗ почти не влияет на значе
ние тока КЗ. У становившийся ток трехфазноrо КЗ оказывается равным или
несколько большим сверхпереходноrо (см. рис. 2 7). Ввиду небольшоrо
[ (3)
различия этих токов можно находить только ток ко' принимая с целью
упрощения [ ) "" [ и [ ) "" [ "" 0,867. [ :/. Таким образом, при КЗ в
этих точках чувствительноеть защит от междуфазных КЗ, действующих с
выдержкой времени, можно проверять при начальном токе двухфазноrо КЗ
/2) О 867. [(3)
кО ' кО .
Для защит, действующих без выдержки времени, <Jувствительность
при междуфазных КЗ проверяется при токе [ ) 0,867. [ ) независимо от
'ЭлеКТРИ<Jеской удаленности ТО<JКИ КЗ.
Таким образом, для расчетов защит следует определить зна<Jения TO
ков [ ) И [ ) (при t О), а для защит, имеющих вьщержку времени и дей
ствующих в зоне ::'Р < 0,65, дополнительно и значение тока l (при
t (0). Для друrих моментов времени токи КЗ определять не требуется.
Ток КЗ [ ) (в килоамперах) для любоrо момента времени t определя
ется по выражению:
[(3) Е[
k[ .J3Z'L .J3 xf.+(r'L+RII)2'
(2 35)
у становившийся режим для маломощных [енераторов может HaCTY
пить менее чем за 0,5 с. Например, для [енераторов ST AMFORD напряже
нием 0,4 кВ он наступает примерно через О, I 0,2 с. Это время соизмеримо
с врем:нем деиствия максимальных токовых защит [енератора и приле
rающеи сети 0,4 кВ, к моменту срабатывания выходных реле которых ток
КЗ становится равным установившемуся. Поэтому для предотвращения
отказо <Jувствительноеть дейетвующих с выдержкой времени защит, в зо
не деиствия которых расчетное сопротивление до места повреждения
[де Е! линейная ЭДС [енератора для момента времени (, В; X L и r L pe
зультирующее индуктивное и активное сопротивление цепи КЗ COOTBeTCT
венно, включая сопротивление [енератора, мОм; Rn переход ное сопро
тивление в месте КЗ, учитывается только при расчетах в сети 0,4 кВ, мОм.
Для момента времени t О ЭДС наrpуженноrо [енератора
Ео U Ю' (1 + Х;; sin QJH,' ); при cos QJH.,' 0,8 имеем QJH., 370 и sinQJH,' 0,6,
тоrда Eo UH'I.(I+Xd.0,6). Учитывая, что номинальное напряжение [eHe
ратора на 5% выше номинальноrо напряжения сети, а также, что КЗ может
возникнуть и при ненаrpуженном [енераторе, оБЫ<JНО можно принять
Ео ""(1+1,О5)и н ,,--
Индуктивное сопротивление [енератора (в миллиомах) для момента
t О определяется по выражению:
.. 1 /
Х., ХdИ ., SH."
52
53
(2 36)
(2 8) и (2 11). При наличии трансформатора в цепи кз все сопротивления
приводят к одному базисному напряжению по выражению (2 6). В данном
СЛУ<Jае за базисное принимается напряжение 0,4 кВ, [де находится боль
шинство расчетных точек кз. Переходные сопротивления принимают
R п 15 мОм.
Далее вычисляют результирующие сопротивления Xr и rr, находят
полное результирующее сопротивление цепи кз Zr, а по формуле (2 35)
начальный ток трехфазноrо кз [ .
Для момента времени t 00 ЭДС и сопротивление [енератора будут
уже друrими, они зависят от удаленности кз. Для расчетов используют так
называемый метод спрямленных характериетик [12, 34].
Вна<Jале определяют уточненное значение критическоrо сопротивле
ния:
i
I
l'
:\'
I
':\
[де SH Р н ." / COSQJH., номинальная полная мощность [енератора, кВ'А;
Х;; сверхпереходная реактивность [енератора в относительных единицах;
u".[ номинальное напряжение [енератора, В.
Параметры reHepaTopoB приведены в табл. 2.17. Сопротивление по
нижающеrо трансформатора и кабелей 0,4 кВ вычисляют по выражениям
Параметры
Р н.[' кВт
SH.[ , кВА
И нл кВ
[H.r, А
п н , об/мин
COS QJH.r
окз
кпд %
xd,o.e.
xd,o.e.
Xd,o.e.
х 2 ,0.е.
Хо,о.е,
r CT мОм
['н.иред О.е.
т а б л и Ц а 2.17
Параметры маломощных [енераТОРО8
аля reHe штооа типа
1000
1250
6,3
115
750
0,8
1,15*
94,56
0,192*
0,282
1,018
0,171 *
0,0763*
00
о
r!.
u
L.-..
'"
-о
.ь
L.-..
U
3500
4375
6,3
404
1000
0,8
630
787.5
6,3
72
375
0,8
1,1
93
0,18
0,281
1,172
-о
"7
'f
.,..
L.-..
U
-о
со
о
1
1" б
о
uCТ')
..".
N
..". =
g
uCТ')
630
787.5
0,4
1138
1500
0,8
0,63*
0,167*
0,214*
1,9*
0,174*
0,054
2,18
10*
o
..".0
M!..L.
-о:::;::
U<c
:I:!--<
и
640
800
0,4
1156
1500
0,8
0,35
94,1
0,17
0,23
2,91
0,2
0,026
3,7
6,92
о
..".0
M!..L.
-о:::;::
U<c
:I:!--<
и
Х,'ооИ" н
ZKp "" ' . (2 37)
Е,"", Иr"н
В этом выражении сопротивление [енератора X roo принимают равным
величине, обратной отношению KopoTKoro замыкания окз (окз OTHO
шение установившеrося тока кз на зажимах [енератора при токе возбуж
дения холостоrо хода к номинальному току [енератора). АналоrиЧНо фор
муле (2 36) x roo (в миллиомах) равно:
и 2
X,W ОКЗН' н.r (2 38)
ЭДС [енератора Eroo (в вольтах) принимают увеличенной пропорцио
нально относительному предельному току возбуждения ['в.иред (отноше
ние тока возбуждения при форсировке к току возбуждения холоетоrо хода
[енератора):
"
1
96
0,17
0,21
0,82
..}
L.-..
U
2500
3125
6,3
287
1000
0,8
0,8
95
0,16
500
625
0,4
903
1500
0,8
0,6*
94
0,14*
0,191*
1,92*
0,15*
0,047*
2,8
9*
:1
:1
1;
:11
11
:
888
1110
0,4
1604
1500
0,8
0,4"
(2 39)
Eroo И".н . ['в.иред .
I
I
0,14
0,2
2,51
0,2
0,023
1,9
6,56
Если внешнее сопротивление участка от зажимов reHepaTopa до точки
кз ZBH < Zкp (близкое кз), то имеет место режим предельноrо возбуждения,
и значение тока кз [ определяют по формуле (2 35), [де принимают
Е[ Eroo и Х," x roo .
В частности, значение уетановившеrося тока трехфазноrо кз на за
жимах [енератора можно определить по выражению (2АО), которое He
трудно получить из (2 35), подставив в Hero (2 38) и (2 39), при этом aK
тивным сопротивлением [енератора можно пренебречь:
[ окз, ['в.иред . [H.r' (2АО)
Если внешнее сопротивление до точки кз ZBH 2: Zкp (удаленное кз), то
имеет меето режим нормалыюrо напряжения и значение тока кз опреде
:1
, ,
r СТ активное сопротивление фазы статора при температуре 15 0 с.
* опытные данные, J 'В.пред reHepaTopoB сдrм указано для системы
самовозбуждения.
** расчетные данные.
54
55
ляют по формуле (2 35), [де принимают ЕI И н . r , Х , О. Обычно при КЗ в
тих точках зна<Jение I ;,; не рассчитывают, принимая I ;,; '" I ) (кроме
особых случаев, например проверки чувствительности пусковых opraHoB
напряжения). При этом учитывают, что возможное увеличение тока I ;,; по
сравнению с IШ (оно не превышает 1O 20%) идет в запас чувствительно
сти максимальных токовых защит, а также компенсирует влияние друrой
подключенной к [енератору наrpузки, сопротивление которой шунтирует
КЗ, несколько уменьщая ток в месте повреждения и увеличивая ток [eHe
ратора [12,34].
П р и отсутствии паспо р тных значений 1 . и ОКЗ их Р екоме нду ется
В.пред
определить опытным путем [34].
Для приближенных расчетов можно использовать метод pac<JeTHhIx
кривых [12, 35], позволяющий определить относительное значение тока КЗ
дЛЯ любоrо момента времени в зависимости от раС<JеТlюrо сопротивления
Z'P . Для этоrо по приведенным выше выражениям определяют =I:. а затем
по выражению (2 34) pac<JeTHoe сопротивление до точки КЗ Z'P в относи
тельных еДИницах. По расчетным кривым на рис. 2 7 и значению Z'P Haxo
дят относительные значения тока КЗ 1 К'[ дЛЯ соответетВУlOщеrо момента
времени. Значение тока трехфазноrо КЗ дЛЯ этоrо момента времени опре
деляют по выражению:
при этом Хе заменяют на Х", вычисленное по формуле (2 36) и приведенное
к напряжению 0,4 кВ.
I ) '= IK.JHI:, (2А 1)
[де Iнт. '= SH,rI: / ( fj И еР ) суммарный номинальный ток работаюших [eHe
раторов, приведенный к напряжению И еР ступени, [де рассматривается КЗ,
Т.е. к напряжению 0,4 кВ.
Расчетные кривые на рис. 2 7 учитывают щунтирующее влияние Ha
rpузки, подключенной к [енераторным шинам. Следует иметь в виду, что
этот метод можно использовать, если относительный предельный ток воз
буждения не превышает 3---4, при больших значениях он может дать суще
ственную поrpешность вычислений установившихся токов КЗ (см. далее
пример 2 5).
При расчетах токов КЗ в сети 0,4 кВ, питающейся от [енераторов
мощностью менее 400 кВт, переходные сопротивления Rn можно не учи
тывать, в этом случае они почти не влияют на значения токов КЗ.
При питании от [енераторов напряжением 6(10) кВ через понижаю
щие трансформаторы 6(10)/0,4 кВ расчетные кривые на рис. Пl l, а,
Пl 2"П1 4 для определения токов трехфазных КЗ можно использовать
лишь при Z'P 2: 0,65. Отнощение Хе /Х Т определяют, как указано ранее, но
Пример 2 5. Определить сверхпереходный и установившийся токи К3 с учетом
переходных сопротивлений R п 15 мОм 1а кабелем 3 х 95 + 1 х 50 длиной 100 м с
/L'Iюминиевыми жилами при питании от reHepaTopa типа сдrМ 12 42А, имеющеrо
следующие данные: PII., 630 кВт; SII,' 787 кВ'А; ИII., 0,4 кВ; [II., 1138 А;
x'd 0,16 О.е.; ОК3 0.63; ['в.пред 1 о; r,;:: О.
Реш е н и е, Индуктивное сопротивление reHepaTopa по формуле (2 36) х,
0.16 . 4002 /787 32.5 мОм. Сопротивление кабеля по формуле (2 11) Х К 0,057 . 1 00
5,7 мОм; r K 0,405' 100 40 .5 мОм. Результирующее сопротивление до точки К3
ZI (32,5+5,7)2+(40,5+15)2 67,4 мОм. Ток кз при I О по формуле (2 35)
[ k 1,05 . 400 / (.,fj . 67,4) 3.6 кА.
Ток К3 при I 00 определяем ме тодом спрямленных характеристик Внешнее co
противление ZB" 5. 72 +( 40.5 + 15)2 55,8 мОм. Сопротивление и ЭДС reHepaTopa
по формулам (2 38) и (2 39) Xroo 4002/ (0,63 . 787) 322,7 мОм; Eroo 400' 10 4000 В.
Критическое сопротивление по формуле (2 37) Zкp '" 322,7 . 400/ (4000 ----400) 35,9 мОм.
Поскольку ZBH > ZKP' то имеем режим нормальноrо напряжения. Принимая в формуле
(2 35) ЕI И н . r . Xr о, имеем [ 'R 400/ (.,fj . 55,8) 4,14 кА. Однако из за шунти
рующеrо влияния нarрузки значение тока К3 будет несколько меньше, поэтому можно
принять [ R "'[ R 3,6KA.
Вычислим значения тока К3 по методу расчетных кривых [35]. Расчетное сопро
тивление по формуле (2 34) Z.p 67,4 . 787/ 4002 0,33. По кривым на рис. 2 7 Haxo
дим относительные значения тока К3 [к'О 3,2; [К'ОО 2,25. Токи К3 по формуле (2А 1)
[(3) 3 2.1 138 3 6 кЛ- [(3) 2 25.1 138 2 6 кА что значительно меньше рассчи
KOR " , , KcoR " , ,
TaHHoro ранее.
Очевидно, что для reHepaTopa, имеющеrо ['в.пред 1 о, определение yc
тiшовившеrося тока К3 по расчетным кривым на рис. 2 7 недопустимо, и ими
пользоваться не следует. Если бы reHepaTop имел, например, ['в.пред 4, то Eroo
(3)
1600 В; zкp 107,6 мОм; ZHH < Zкp (режим предельноrо возбуждения) и [KooR
1600 2,77 кА, что близко к значению, определенному по
-JЗ (322, 7 +5, 7)2 +(40,5 + 15)2
расчетным кривым рис. 2 7.
Расчет токов однофазных К3. При расчетах быстродействующих
защит (дифференциальной защиты нулевой последовательности reHepaTo
ра, токовых отсечек) MorYT потребоваться значения сверхпереходных TO
ков металлических однофазных КЗ. Ток однофазноrо металлическоrо КЗ
56
57
l'
1/
/(1) (
кО в килоамперах) при питании от [енератора напряжением 0,4 кВ с rлу
хозаземленной нейтралью можно определить по выражениям аналоrич
ным (2 23) и (2 24): '
/(1) И Ф
кО z l) (2 42)
3 + I\1'
z l) = ( 'ir + r 2 , + r ol )2 + (XI' + Х 2 , + Х О , )2 , (2А3)
rде ИФ фазное напряжение, В; rlr, Xlr активное и индуктивное сопро
тивления [енератора токам прямой последовательности М Ом ' r Х то
, , 2r, 2r
же обратной последовательности; rOr, ХО с то же нулевой последовательно
сти; zпт сопротивление петли фаза нуль от [енератора до места КЗ, мОм.
Активное сопротивление фазы статора [енератора с rлухозаземленной
неитралью r C1' = rlr = r2r = rOr.
Значение уетановившеrося тока однофазноrо металлическоrо КЗ He
посредственно на зажимах [енератора и при близких КЗ в сети О 4 кВ /(1)
меньше сверхпереходноrо, однако эффект затухания токов во вре ени зн к :
чительно меньше, <JeM при трехфазном КЗ. Это объясняется тем что при
однофазном КЗ размаrничивающую реакцию якоря (статора) co дaeT ток
только одно и фазы. Для примера на рис, 2 8 приведены заводские кривые
изменения токов КЗ в функции времени на выводах [енераторов типов
HC634G и НС634К производства фирмы ST AMFORD. По кривым видно,
что для этих [енераторов кратность сверхпереходноrо тока по отношению
к установившемуся для металлическоrо однофазноrо КЗ составляет Bcero
1,3, что зна<Jительно меньше, чем для трехфазноrо (2,5) или двухфазноrо
(1,5) КЗ,
Расчет установившихся токов однофазноrо КЗ можно выполнить, ис
пользуя известное правило эквивалентности прямой последовательности
[12] и кривые затухания токов на рис. 2 7 (см, пример 2 6).
В большинстве случаев для проверки чувствительноети защит требу
ется рассчитать токи однофазных КЗ с учетом переходныХ сопротивлений
/ . Такие КЗ характеризуются большой электрической удаленноетью, по
этому при расчете значений 'Этих токов КЗ можно не считаться с изменени
ем тока во времени и принимать 1 R:::: / R ::::/ . Ток однофазноrо КЗ (в
килоамперах) с учетом переходпых сопротивлений можно определить по
выражениям, вывод которых аналоrичен (2 Зl) и (2 32):
(I) И Ф
/KR (1)
ZrR -+- Z
3 "т
J
11";
,lI'
.II'!
1 1'
'.1
I
:1
(2А4)
:I
а)
б)
(1) ( ) 2 ( -+- ) 2 ( 2 45 )
Z'R 'ir + r2r + r o ,' + 3R" + X 1 " + Х2, Х о ,' '
Выражения (2 42) и (2А4) удобны тем, что позволяют использовать
практические измерения и справочные данные по сопротивлению петли
фаза нуль,
Заметим, что выражения (2 42) и (2 44) из за арифметическоrо сложе
ния сопротивлений, указанных в знаменателе, дают некоторую поrpеш
ность в еторону увелИ<Jения общеrо сопротивления цепи фаза нуль, то есть
в сторону запаса. Этот запас компенсирует сопротивления мелких учает
ков сети, которые часто не учитывают в приближенных расчетах (неболь
шие участки шин от [енератора до rлавноrо щита 0,4 кВ и автоматов OTXO
дящих линий, учаетки между автоматом, пускателем и тепловыми реле на
вторичных сборках и т.п.).
Ток однофазноrо КЗ в сети 0,4 кВ при питании от reHepaTopoB напря
жением 6 (10) кВ можно определить по выражениям (2 31) и (2 32), или по
кривым на рис. Пl l, б, в, Пl 5-;-Пl 10 приложения, при этом сопротивле
ние системы заменяется сопротивлением [енератора, определенным по
формуле (2 36) и приведенным к напряжению 0,4 кВ.
6
4
4
0,1 0,2 0,3 0.4 0,5 0,6 0,7 t, с
Пример 2 6. Сравнить расчетные и экспериментальные значения токов однофаз
Horo К3 на зажимах reHepaTopa типа HC634G производства фирмы ST AMFORD,
имеющеrо бесщеточную систему возбуждения.
Реш е н и е. Используя данные таблицы 2 17, вычислим индуктивное сопротив
ление reHepaTopoB токам прямой, обратной и нулевой последовательностей.
Рис. 2 8. Кривые изменения токов К3 на выводах reHepaTojJoB напряжением 400 В
типов HC634G мощностью 640 кВт (а) и НС634К мощностью 888 кВт (6),
1 однофазное, 2 двухфазное, 3 трехфазное К3
J
58
59
По формуле (2 36) Xlr 0,17' 4002/ 800 34 мОм; Х2, 0,2' 4002/ 800 40 мОм;
ХО , 0,026 . 4002/ 800 5,2 мОм; rlr r2r rOr 3,7 мОм.
Значение сверхпереходноrо тока металлическоrо однофазноrо КЗ на зажимах re
не р ато р а по формуле ( 2 42 ) составляет 1(1) U Ф 8 6 7 А
К (]) 80' к,
.::r..... + JЗ.
3 ПТ 3
здесь znт O и z l) ( з.з, 7)2 +(34 +40+5,2)2 80 мОм.
По заводским кривым (рис. 2 8) I I) 9,2 кА, поrpешность расчета 6%, что
вполне приемлемо для расчетов защит, поскольку она компенсируется запасами в KO
эффициентах чувствительности и возврата защиты. Эта поrpешность объясняется тем,
что при точных расчетах значение Х2, нео бходимо корректироват ь в соответствии с ви
дом кз [36], для однофазноrо К3 x l) (Xd +0,5xo)'(X +0,5хо) 0,5xo' Для paCCMaT
риваемоrо reHepaTopa X 0,2, x 1) 0,184 или 34,8 мОм, и точное значение I I) 9 кА,
что практически совпадает с заводскими данными.
Установившийся ток однофазноrо металлическоrо КЗ определим с помощью pac
четных кривых рис. 2 7 и упомянутоrо выше правила эквивалентности прямой после
довательности. Соrласно этому правилу расчетное сопротивление для однофазноrо КЗ
определяется как сумма прямой, обратной и нулевой последовательностей цепи КЗ по
выражению:
zop (Xlr + Х2, +Xo r )2 +(rlr +r2r + rOr )2 . S".rI: (34 +40 + 5,2)2 +(3.3,7)2 . 800 0,4
U Zp 4002
а значение тока однофазноrо КЗ по выражению I 3.1 к О l .1 Н.' 3.2, 1.1156 7280 A
7,28 кА, rде значение IK01 2,1 соответствует Zop 0.4 (см. рис. 2 7). Результат прак
тически совпадает с заводскими данными, соrласно которым I 7,3 кА (рис. 2 8).
Установившийся ток однофазноrо КЗ через электрическую дуrу определим тем же
методо м, добавив составляюшую пер еходных сопротивлений R" 15 мОм:
zop (32+40+6)2 +(3.3,7+3.15)2. 8002 0,48, I R 3.1,9.1156 6600A 6,6 кА,
400
влияют на значение установившеrося тока однофазноrо К3, это объясняется подав
ляющим влиянием сопротивления reHepaTopa в установившемся режиме. При этом зна
чения сверхпереходноrо и установившеrося токов однофазноrо К3 практически одина
KVBbI.
Отметим, что расчет значений токов однофазноrо КЗ на зажимах reHepaTopa I и
I R по выражению (2 22) дает тот же результат, поскольку при Zпт О, оно аналоrич
но выражениям (2 42) и (2А4).
Пример 2 7. Определить ток однофазноrо КЗ на зажимах reHepaTopa и за кабелем
для условий примера 2 5. Дополнительные параметры reHepaTopa: х2 0,171 о.е.;
хо 0,054 О.е. Кабель имеет непроводящую оболочку.
Реш е н и е. Индуктивное сопротивление reHepaTopa токам прямой, обратной и
нулевой последовательностей по формуле (2 36) Xl r 0,16 ' 4002/ 787 32,5 мОм;
x2r 0,171 . 4002/ 787 34,8 мОм; XOr 0 ,054' 4002/ 787 11 мОм; rlr r2r rOr 2,18
мОм. По формуле (2 45) имеем Z (3.2,18+3.15)2 +(32,5+34,8+11)2 93,7MOM.
Сопротивление петли фаза нуль кабеля по формуле (2 27) ZnТ 1,13 . 100 113 мОм.
Ток однофазноrо КЗ на зажимах reHepaTopa с учетом переходных сопротивлений
(1) 400
по формуле (2А4) I KR 7,4 кА.
JЗ
3
Для металлическоrо К3 (Rn О) z l) 78,6 мОм и I I) 8,8 кА.
Ток однофазноrо К3 за кабелем с учетом переходных сопротивлений
(1) 400 (1) 400
I KR ( ) 1,6КАидляметаллическоrОК3/КR ( ) 1,66KA
J3 93,7 + 113 .J3 78,6 + 113
3 3
,1
'1
почти одинаковы.
3. ТРЕБОВАНИЯ К ВЫБОРУ АППАРАТУРЫ, ЗАЩИТ И КАБЕЛЕЙ
rде значение IK01 1,9 соответствует zop 0,48. При этом имеем в виду, что 1начение
6,6 кА несколько занижено, поскольку кривые (рис. 2 7) учитывают кратность форси
ровки возбуждения около 3---4, а в нашем случае она равна 6,9 (см. также пример 2 3).
Кроме Toro, эти расчетные кривые учитывают влияние наrpузки (в нашем случае она
отсутствует), что также уменьшает расчетное значение тока КЗ.
Если рассчитывать значение тока однофазноrо КЗ на зажимах reHepaTopa с учетом
(1) U Ф 400
переходных сопротивлений по формуле (2А4),то I KR (I) 7,14 кА
rR JЗ.
3 + ПТ 3
(1) I ( 2 2
rде znт O и zrR V 3.3,7+3.15) +(34+40+5,2) =97мОм. При учете вместо
Х2, 40 мОм уточненноrо значения x I) 34,8 мОм получаем I 7,3 кА что COOT
ветствует заводским данным. Очевидно, что переходные сопротивления практически не
В сети 0,4 кВ выбор коммутационной аппаратуры, защит и кабелей
взаимосвязан. Для любоrо присоединения должны быть обеспечены:
Т. Нормальный режим работы. Номинальные напряжения и токи аппа
ратов и допустимые токи кабелей должны соответствовать номинальному
напряжению и длительному расчетному току наrpузки. Исполнение аппа
ратов и типы кабелей должны соответствовать условиям их эксплуатации.
2. Стойкость при КЗ. Аппараты и кабели должны быть стойкими при
КЗ, а аппараты защиты надежно отключать расчетные токи КЗ.
3. Защита от всех видов КЗ. Параметры аппаратов защиты и кабелей
должны обеспечивать достаточную чувствительность защитЫ ко всем ви
дам КЗ в конце защищаемой зоны. Рекомендуется применять автоматиче
ские выключатели с комбинированным расцепителем, элемент с зависимой
характеристикой KOToporo является резервной защитой. Должны обеспечи
ваться селективность (отключение только поврежденноrо участка), надеж
60
61
ность (срабатывание при появлении условий на срабатывание и несраба
тывание при их отсутствии), быстродействие защиты. Быстрое отключение
КЗ обеспечивает стойкость аппаратов и кабелей к термическому действию
токов КЗ, снижает длительность перерывов питания электроприемников,
облеrчает последующий самозапуск электродвиrателей, обеспечиваст
безопасность обслуживающеrо персонала, предотвращает ВОЗможность
нарушения синхронной параллельной работы [енераторов, а также син
хронных электродвиrателей.
4. Защита от ненормальных режимов длительной переrpузки элек
тродвиrателей, подверженных переrpузкам по технолоrическим причинам,
а также проводов и кабелей в случаях, предусмотренных ПУЭ [1]. При
пуске и самозапуске электродвиrателей аппараты защиты не должны OT
ключать цепь, а сечение кабелей должно обеспечивать достаточный для
разворота электродвиrателей уровень напряжения на их зажимах.
Кроме Toro, набор аппаратуры и ее конструктивное исполнение в uепи
любоrо присоединения должны обеспечивать ВОзможность вывода в pe
монт присоединения или аппарата защиты без остановки OCHoBHoro TeXHO
лоrическоrо процесса.
Выбор аппаратуры, защиты и кабелей данноrо присоединения выпол
няют в следующем порядке:
определяют наrpузки присоединсния, место подключения, COCTaB
ляют предварительную схему присоединения и ближайшеrо участка пи
тающей сети;
предварительно выбирают сечение кабсля при соединения по усло
виям HarpeBa в нормальном режиме, провсряют ero достаточность по усло
виям потери напряжения в нормальном режиме и при пуске электродвиrа
телей, рассчитывают токи КЗ;
предварительно выбирают тип и номинальные параметры защитно
[о аппарата присоединения по условиям нормальноrо режима, стойкости и
селективности при КЗ;
рассчитывают уставки защиты, по результатам расчета уточняют
тип и номинальные параметры аппарата защиты. Проверяют чувствитель
ность защиты. При недостаточной чувствительности осуществляют спеuи
альные описанные в последующих rлавах мероприятия, после которых
может измениться сечение или конструкция кабеля, схема при соединения,
номинальный ток автоматическоrо выключателя. При этом все расчеты
выполняются заново;
если присоединение предназначено для защиты сборки, то прове
ряют стойкость при КЗ аппаратов, установленных на этой сборке;
проверяют защиту электродвиrателя и кабеля от переrpузки (при
необходимости) с возможным уточнением уставок защиты или сечения Ka
беля;
проверяют селективность защиты по отношению к выше и ниже
стоящим защитными аппаратами с помощью построения карты селектив
ности.
4. ВЫБОР СЕЧЕНИЙ И ДЛИН КАБЕЛЕЙ
Условия выбора сечений и длин кабелей. Выбор сечений и длин
кабелей выполняется по рассматриваемым ниже условиям. Окончательно
принимаются те параметры кабеля, которые удовлетворяют всем этим yc
ловиям.
Условие допvстимоrо HarpeBa. В нормальном режиме HarpeB кабеля
не должен превы ать допустимоrо. Для этоrо выбор сечения кабелей про
изводят по таблицам ПУЭ [1], в которых приводятся значения сечений и
соответствующие им допустимые длительные токи наrpузки для кабелей
различных конструкций. Значения допустимых длительных токов указаны
для определенных (нормальных) условий работы кабелей и их прокладки.
При отклонении от этих условий значения допустимых длительных токов,
приведенные в таблицах, должны быть умножены на приводимые в ПУЭ
поправочные коэффициеиты, учитывающие характер наrpузки (при по
BTopHO KpaTKOBpeMeHHOM и кратковременном режимах работы электропри
емников), отклонение температуры окружающей кабель среды от расчет
ной, количество совместно проложенных кабелей и тепловые характери
стики rpYHTa, в котором проложен кабель.
Условия обеспечения нормальноrо напряжения на зажимах элек
тродвиrателей и друrих электроприемников. В нормальном режиме ce
чение и длина кабеля должны обеспечивать отклонение напряжения на за
жимах электродвиrателей не более ::1::0,05 Ин-дв, Падение напряжения в Ka
беле определяется по выражению:
дИ = 1 0 3.J31 . Z(r уд costp+ Худ sintp), (4 1)
[де 1 ток наrpузки, А; Z длина кабеля, м; rp уrол наrpузки, ... о; Худ и r уд
соответственно индуктивное и активное удельные сопротивления кабе
лей, принимаются по табл. 2.5, мОм/м.
Поскольку на шинах 0,4 кВ должно поддерживаться напряжение
1,05И н .дв (т.е. 400 В), то при напряжении на зажимах электродвиrателя
0,95% И н . дв = 0,95' 380 = 361 В общее падение напряжения в сети может
составить 10%. Учитывая это обстоятельство, из выражения (4 1) можно
найти предельную длину кабеля для любоrо KOHKpeTHoro случая или уточ
нить ero сечение,
Условия пуска электродвиrателя. Сечение и длина кабеля должны
обеспечивать нормальный пуск электродвиrателей. Пусковые токи созда
ют увеличенную по сравнению с нормальным режимом потерю напряже
ния в питающем кабеле, в результате чеrо напряжение на зажимах двиrа
62
63
теля снижается. Возможность разворота двиrателя определяется значением
остаточноrо напряжения и ост на ero зажимах. Считается, что пуск элек
тродвиrателей механизмов с вентиляторным моментом сопротивления и
леrкими условиями пуска (длительность пуска 0,5 2c) обеспечивается при
иост?0,7ин.Дв, (4 2)
Это условие выполняется, если (что удобно для практич ской провер
ки) I ин/Iпуск.дн:2: 2, [де I 3 ин ток трехфазноrо металлическоro КЗ на
зажимах электродвиrателя при минимальном режиме работы питающей
системы; Iпуск.Д)j пусковой ток электродвиrателя (каталожное значение).
Пуск электродвиrателей механизмов с постоянным моментом сопро
тивления или тяжелыми условиями пуска (длительность пуска 5 1 Ос)
обеспечивается при
КЗ на расетоянии 20 м от начала кабеля, как это рекомендовано в работе
[37]. При этом учитывают ток дуrовоrо, а не металлическоrо КЗ.
Минимальное допустимое сечение кабеля (в квадратных миллимет
рах) по условию термической стойкости составляет:
.JE: .1000 (4А)
Sмин С '
[де В К тепловой импульс тока КЗ, кА2.с; С постоянная, принимается по
табл. 4.1 или рассчитывается по выражению (4 5):
c .J AMaKC ' (4 5)
[де А и А тепловые фу нкции пе р вая соответствует максимальной
макс н '
допустимой конечной температуре при КЗ, вторая продолжительно дo
пустимой (начальной) температуре, определяются по кривым рис, 2 6.
и ост ?' О,8и н . дв , (4 3)
Это условие выполняется, если (что удобно для практической провер
ки) I ии/Iпускдв :2: 3,5.
Условия работы при К3. При построении схемы учитывают, что TO
ки КЗ в конце кабеля 0,4 кВ значительно снижаются. Поэтому при пита
нии сборок подбором сечения кабеля можно обеспечить уровень токов КЗ,
соответетвующий стойкости установленных на сборках выключателей.
Наряду с этим при недоетаточной чувствительности защитных аппаратов
сборок, электродвиrателей и друrих электроприёмников к токам КЗ в KOH
це кабеля ее увеличение часто достиrается увеличением сечения кабеля (но
не более чем на одну две ступени), так как это приводит к увеличению
тока КЗ.
Кабели должны обладать достаточной термической стойкостью при
КЗ, что обеспечивается быстродейетвием защит и подбором сечения и KOH
струкции кабеля. Практика эксплуатации показывает, что целесообразно
выполнять проверку термической стойкости кабелей при отключении КЗ
основной заuцитой при соединения и проверку невозrорания кабелей при
отключении КЗ резервной защитой, хотя по ПУЭ дЛЯ сетей 0,4 кВ этоrо в
настоящее время не требуется.
Проверка тер ,шческой стойкости кабелей при отключении К3 OCllOв
ной защитой присоединения. Соrласно ПУЭ дЛЯ сетей напряжением выше
1000 В термическая стойкость проверяется при КЗ в начале кабеля. Однако
для сетей напряжением 0,4 кВ это требование приводит к такому завыше
нию сечений кабелей по сравнению с выбрю,lНЫМИ по условиям допусти
Moro HarpeBa в нормальном режиме и экономической плотности тока, при
котором выполнение сети становится проблематичным. Кроме Toro, это
приводит к неоправданным материальным затратам. Поэтому за расчетную
точку при проверке на термическую стойкость uелесообразно принимать
Таблица 4.1
Постоянная С для кабелей [30]
Расчетная тсмпература
Постоян проводника
Изоляция и конструкция кабеля Материал ная С Начальная Конечная
жилы А-с".5/ мм 2
.9ДОIl.дл .9 н
Кабели со сплошными жи Алюминий 92 65 200
лами и бумажной пропи Медь 140 65 200
танной изоляцией
Кабели с мноrопроволоч Алюминий 98 65 200
ными жилами и бумажной Медь 147 65 200
пропитанной изоляцией
Кабели с поливинилхло Алюминий 75(77*) 65 150(160)
ридной или резиновой изо Медь 114(120") 65 150(160)
ляцией (цирк-)
Кабели с полиэтиленовой Алюминий 62 65 120
изоляцией Медь 94 65 120
Кабели с изоляцией из Алюминий 105" 65 250
вулканизированноrо поли Медь 161" 65 250
этилена
t
" расчетное значение по кривым рис. 2 6. Данные в скобках приняты по работе [37].
Тепловой импульс тока КЗ дЛЯ рассматриваемоrо случая определяется
по выражению:
В К == ( I 3J)2 (t откл + Т а . э ) + [ 0,3. I 3J .1 B + О, 1 (I B)2]. t отнл , (4 6)
J
б4
65
[де t откл время отключения кз, с; Т а . э эквивалентная постоянная BpeMe
ни затухания апериодическоrо тока кз от удаленных источников, прини
мается равной 0,02 с; [ расчетный ток, для дуrовоrо кз через пеРСХОk
ные сопротивления, определяется по выражению (2 5), кА; / B начальное
значение периодической составляющей тока подпитки от электродвиrате
лей.
При расчете тепловоrо импульса в случае отключения кз основной
защитой присоединения необходимо учитывать не только токооrpаничи
вающее действие дуrи в месте повреждения, но и для неселективных TO
кооrpаничивающих выключателей характеристику токооrpаничения (ток
кз может не достиrать расчетноrо значения), а для селективных выключа
телей с трехступенчатой защитной характеристикой возможность быст
poro отключения при близких кз (t от . л меньше уставки по времени селек
тивноrо срабатывания).
Проверка lIевОЗ20раllUЯ кабелеЙ при отюючеllllU К3 резервllОЙ защи
той. Выполняется с целью предотвращения пожара в кабельном хозяйстве
при отказе основной защиты кабеля, коrда кз отключается резервной за
щитой со значительно большей выдержкой времени. Методика такой про
верки приведена в циркуляре [37], выпущенном РАО «ЕЭС России» в
1998 [. За расчетный принимается ток кз в точке на расстоянии 20 м от
начала кабеля, при этом также учитывается ток дуrОВоrо (а не металличе
cKoro) кз.
Порядок проверки. По выражению (4 6) находят тепловой импульс вк,
затем по выражению (4 7) значение коэффициента k:
k )b.B K )
S2 '
:;:00
.... ..ф .
,
.
1 ... f
9 1
.\.. l
ос
50 100 150
Рис. 4 1. HOMorpaMMa дЛЯ ОПРСДС;IСНИЯ консчной тсмпературы кабеля
пос. е отключения К3
(4 7)
[дс .90 фактическая температура окружающей среды во время кз, ос;
.9 значение Р асчетной длительно допустимой температуры жилы,
ДOI1
принимается для кабелей напряжением 0,4 кВ с бу!"ажной п опи аIllЮЙ
изоляцией равной 80 0 С, дЛЯ кабелей с пластмассовои изоля иеи 70 С, дЛЯ
кабелей с изоляцией из вулканизированноrо полиэтилена 90 С; .9{жр зна
<Jение расчетной тсмпература окружающей среды (воздуха) 25 О С; /раб
значение тока перед кз; / 0'1011 значение раС<JеТlюrо длительно допустимо
[о тока, А, принимается по таблицам, приведенным в [37].
Полученное значенис .9. сравнивают с данными табл. 4.2, после чеrо
дслается соответствующий вывод.
Температуры невозrорания кабелей, указанные в столбце 2, пол!чены
опытным путем. Если расчетное значение .9. не превышает значении, при
веденных в столбце 3, то кабель приrоден к эксплуатации; если находится
между значениямИ, указанными в столбцах 3 и 4, то допускается ero экс
плуатация в течение rода (после ремонта и испытаний); если превышает
значения, приведенные в столбце 4, то кабель неприrоден к эксплуатации и
должен быть заменен.
Однако эта методика проверки кабелей на невозrорание при действии
рсзервной защиты подверrлась критике в работе [38], rlle указано, что она
недостаточно отработана и приводит к нсобоснованному завышению ce
чеlIИЙ кабелей и значительным материальным затратам.
[де Ь постоянная, характеризующая теплофизические характеристики
материала жилы кабеля, принимается равной для алюминиевых жил 45,65,
4 2 2
для медных жил 19,58 мм /(кА 'с); S сечение кабеля, мм .
Далее на HOMorpaMMe (рис. 4 1) проводят вертикальную линию от Ha
чальной температуры кабеля на оси абсцисс .9 н (например, 65 О С) дО пере
сечения с прямой, соответствующей найденному значению коэффициента
k. От этой точки проводят rоризонтальную линию до пересе<Jения с осью
ординат, по которой находят конечную температуру кабеля .9. после OT
ключения кз.
Значение начальной температуры жилы до кз можно определить по
формуле:
( J 2
[раб
.9 н .90 + ( .9 до" .9 0кр )' ,
/до"
(4 8)
66
67
Таблица 4.2
Значения температур HarpeBa жи;1 кабеля для оценки неВОЗl"орания
и ПРИl"одноетн к дальнейшей зкеплуатации при КЗ длительностью до 4 с
Тспловой импульс по выражснию (4 6) при времсни отключсния нссслсктивноrо BЫ
ключателя 0,04 с составляет В К 5,72(0,04-+ 0,02) + (0,3' 5,7' 3,3 + 0,1 . 3,32). 0,04
2,22 кА 2 .с. Минимально допустимос есчснис жилы кабеля по выражснию (4А) co
ставляст S"ИII 1000 . .J2,22 /75 20 M /. Провсрим рсзультат по HOMorpaMMc рис. 4 1.
По формулс (4 7) значснис коэффициснта k 45,65 . 2,22/ 252 0,162, по HOMorpaMMc
при начальной тсмпературс жилы кабеля 65"С ему соответствуст значснис консчной
тсмпсратуры 120"С, что мсньшс допустимой 160"С (табл. 4.2). Таким образом, тсрми
ческая стойкость кабеля при отключении К3 основной зашитой присосдинсния обсепе
чивастся.
Провсрка на нсвозrоранис кабсля при отключснии К3 резсрвной защитой присос
динсния. Обычная максимальная токовая 1ащита на вводном выключатслс КТП, как
правило, нс рсзервирует отказы защит и выключатслсй отходящих линий. Например,
при уетавкс срабатывания 4000 А она рсзсрвирует отключсние К3 за кабслсм ссчснием
3х25+ 1 х 16 с алюминисвыми жилами на расстоянии не болсс 20 м от cro начала (как
рассчитать длину зоны рсзервирования, показано в rлавс 14). Поэтому в качсствс pc
зсрвной 1ащиты используется функция дальнсrо рсзсрвирования отказов защиТ и BЫ
ключателей в блокс БМР3 0,4. установленном на вводном выключатслс КТП. Длина
зоны резсрвирования при использовании этой функции с запасом псрскрывает длину
рассматривасмоrо каБС:IЯ (как рассчитать эту зону, показано в rлаве 16). Выдсржка
вре:\1СНИ дальнсrо рсзервирования с учстом полноrо врсмсни отключсния выключа
тсля принята 0,5 с. Тспловой импульс, рассчитанный в соотвстствии с циркуляром [37]
при К3 на расстоянии 20 м от начала кабсля В К 5,72(0,5 + 0,02) + (0,3 . 5,7 . 3,3 +
+ 0,1 . 3,32) . 0,5 20,3 кА 2 .с. Значснис коэффициснта k 45,65 . 20,3/ 252 1,48, по
HOMorpaM:I1C при начальной тсмпсратуре жилы кабсля 65"С ему еоотвстствуст 1начсние
консчной тсмпературы болсс 600"С, что большс допустимой 350"с. Таким образом, HC
во]('оранис кабеля при ОТIСIЮЧСНИИ К3 рсзсрвной защитой нс оБССIlсчивается. Повторяя
ли расчеты для разных ссчсний кабелсй, получаС:l1, что условию нсвозrорания удовле
творяст только кабсль с ссчснием жилы нс мснсс 70 M /, для KOToporo Х К 0,065 . 20
1,3 мОм, r K 0,549' 20 10,98 мОм, значсния токов К3 составляют 1 3) 13,7 кА,
1 7,7 кА, наиболсе всроятный ток дуrовоrо К3 1 32p 10,7 кА. В К 10,72(0,5 + 0,02)+
+ (0,3' 10,7' 3,3 + 0,1' 3,32). О,5 65,38 кА 2 .с. 3начение коэффициснта k 45,65 х
х 65,381 702 0,61, по HOMOI-раммс при начальной тсмпсратурс жилы кабсля 65"С сму
еоотвстствуст значсние консчной rсмпсратуры 310"С, что меньшс допустимой по кри
тсрию нсвозrорасмости 350"с. Получснный результат означаст, что на данной под
станции на всех отходящих линиях нс MoryT примсняться кабсли марки ABBr с ссчс
нием фазной жилы мснсс 70 M /.
Если жс термичсскую стойкость рассматриваемоrо кабсля при дсйствии рсзерв
ной защиты провсрять при К3 не на расстоянии 20 м от начала кабсля, а на шинах
сборки, rдс оно наиболес вероятно, то сущсствующий кабель сечением 3х25+lх16 за
менять нс придется. В этом случас СОПрОТИВЛСН lе кабеля до сборки Х К 0,072 . 50
3,6 :110м, r K 1,54' 50 77 :110м, значсния токов К3 составляют 1 3) 2,88 кА,
/ 2,43 кА, наиболее всроятный ток JIyroBoro К3 / 32p 2,66 кА. При расчете тспло
Boro импульса подпитку от элсктродвиrатслсй не учитываем, поскольку раСС:l1атрива
ется К3 на вторичной сборкс: В К 2,66\0,5 + 0,02) 3,68 кА 2 .с. 3начсние коэффици
снта k 45,65 . 3,68/ 252 0,27, по HOMorpaMMc при начальной температурс жилы кабе
ля 65"С ему соответствует значснис консчной температуры 155"С, что мсньше допус
Критерии НСВОЗl'орания и приrоднuсти
Нс ЗaJ'орают Приrодны к Неприrодны к
Тип кабеля ся при TCM эксплуатации эксплуатации
пературе жил при .9 к при .9 к
до, нс болсс, болсс,
"с "с "с
1 2 3 4
Бронированные кабели с бу
мажной пропитанной изоляцией 400 200 300
на напряжение до 6 кВ
Небронированные кабели с бу
мажной пропитанной изоляцией 350 200 300
на напряжение до 6 кВ
Кабели с ПОЛИВИНИЛХЛОРИдной 350 160
или резиновой изоляцией 250
Кабели с изоляцией из вулкани 400 250
зированноrо полиэтилена 300
П мнению автора этой книrи, при про верке термической стойкости
кабелеи в случае отключения КЗ резервной защитой значение тока КЗ сле
дует определять не в точке на расстоянии 20 м от начала кабеля, а в точках
наиболее вероятноrо возникновения КЗ (в Концевых разделках кабеля на
шинах вторичных сборок, в клеммных коробках электродвиrателей, в' Ka
бельных муфтах, в меетах, rде вероятно повреждение кабелей машинами и
механизмами).
Пример 4 1. Провсрить термичсскую стойкость кабеля ABBr ссчснисм
3х25+ 1 х 16 с алюминисвыми жилами с поливинилхлоридной изоляцисй, ОТХодящсrо от
rлавных шин КТП 10/0,4 кВ с трансформатором мощностью 1000 кВ, А и 5 5 0/ С
, к ,/(). О
отивлснис питающсй систсмы ХС 0,1 Х Т , Кабсль длиной 50 м прсдназначен для I1и
ния сборки и защищается несслективным автоматическим выключателем.
Реш с н и е. Термическая стойкость при отключснии КЗ основной защитой при
соединения. Находим значсние тока при К3 на расстоянии 20 м от начала кабсля. co
противления кабеля по выражснию (2 11) Х К 0,072 . 20 1,44 мОм, r K 1,54 . 20
30,8 мОм, трансформатора (по табл 2 4 ) Х 8 6 мО м r 2 мОм
.. Т, , т , питающси системы
ХС 0,86 мОм. 3начения токов КЗ по вы р ажениям ( 2 1) (2 3) (2 5) 1 (3 )
, , составляют к ::;:;:
6 7 кА /(3) 4 7 А б
, 'KR , к , наи олсс всроятныи ток Д у rовоrо КЗ /(3) 5 7 А Т
кер ,К. ОК ПОДПИТ
ки от электродвиrателей по выражению (2 14) составляет 2,29' 1445 3300 А 3 3 кА
68
69
тимой по критерию нсвозrорасмости (350"С) и по критерию приrодноети к дальнсй
шсй эксплуатации (160"С).
1 С.Н [ДОII.lJрон '
(4 12)
Обеспечение защиты кабелей от переrрузок. Защиты от переrpузки
требуют все сети 0,4 кВ, выполненные проложенными открыто незащи
щенными изолированными про водами с rорючей оболочкой внутри любых
помещений; все осветительные сети независимо от конструкции и способа
прокладки проводов или кабелей в жилых и общественных, зданиях, в слу
жебно бытовых помещениях промышленных предприятий, в пожароопас
ных зонах, все сети для питания бытовых и переносных электроприборов;
все силовые сети в промышленных предприятиях, в жилых и обществен
ных помещениях, если по условиям технолоrическоrо процесса может
возникнуть длительная переrpузка проводов и кабелей; все сети всех видов
во взрывоопасных помещениях и взрывоопасных наружных установках
независимо от режима работы и назначения сети.
Например, защиту от переrpузки требуют кабели питания двиrателей
транспортеров, так как эти механизмы подвержены переrpузкам; не тpe
буют защиты от переrpузки кабели питания центробежных насосов с леr
кими условиями пуска (установленные в невзрывоопасных помещениях),
так как по технолоrическим причинам эти механизмы не переrpужаются.
Для защиты проводников и кабелей от переrpузки должны быть обес
печены следующие соотношения между допустимым током проводника
lдоп.пров (определяется по таблицам ПУЭ) и током срабатывания защиты.
При применении выключателей только с электромаrнитными pacцe
пителями и током срабатывания отсечки l е ,о:
для про водников С поливинилхлоридной, резиновой и друrой анало
rичной по тепловым характеристикам изоляцией внутри помещений
для кабелей с бумажной изоляцией или изоляцией из вулканизиро
BaHHoro полиэтилена
l е . 1J ::;; 1,251iIOll.llpOB'
(4 13)
[де l е . п ток срабатывания защиты от переrpузки.
При применении предохранителей с номинальным
вставки l н . ве :
током плавкой
1 н.ве ::;; kl ДОJI.I'ров '
(4 14)
[де k коэффициент, для проводников с резиновой, поливинилхлоридной
и аналоrичной по тепловым характеристикам изоляцией, прокладываемых
внутри помещений, принимается равным 0,8. Для всех проводников, про
кладываемых вневзрывоопасных производственных помещениях, а также
для кабелей с бумажной изоляцией в любых помещениях k 1.
5. ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
lе.о ::;; О, 81ДОIJ.пров ,
(4 9)
Параметры и характеристики, по которым выбирают автомати
ческие выключатели. Автоматические выключатели (автоматы) предна
значены для автоматическоrо отключения электрических цепсй при КЗ или
ненормальных режимах (переrpузках, исчезновении или снижении напря
жения), а также для нечастоrо включения и отключения токов наrpузки.
Отключение выключателя при переrpузках и КЗ выполняется встроенным
в выключатель автоматическим устройством, которое называется макси
мальным расцепителем тока, или сокращенно расцепителем.
Распепители MorYT быть прямоrо действия (электромаrнитные, тепло
вые) и KocBeHHoro действия (полупроводниковые, микропроцессорные).
Комбинацию из электромаrнитноrо и тепловоrо расцепителей называют
комбинированным расцепителем, при этом электромаrнитный расцепитель
служит не только для быстроrо отключения КЗ в защищаемой цепи, но и
для защиты термобиметалла или наrpевателя тепловоrо расцепителя от
недопустимоrо HarpeBa при больших токах.
Все автоматические выключатели имеют механизм свободноrо pacцe
пления, обеспечивающий MrHoBeHHoc отключение при срабатывании за
щиты (расцепителя) независимо от положения рукоятки включения или
привода (даже из промежуточноrо положения) и не допускающий caMO
произвольноro повторноro включения на КЗ. Автоматические выключате
ли с ручным приводом обычно снабжаются механизмом MOMeHTHoro
включения и отключения, обеспечивающим быстрое замыкание (размыка
ние) контактов выключателя независимо от скорости движения рукоятки
ручноrо при вода. Моментное включение повышает включающую способ
для невзрывоопасных производственных помещений, а также кабелей
с бумажной Изоляцией допускается
lе.о ::;; 1 ДОН.пров'
(4 1 О)
При применении выключателей с нереrулируемой обратно зависимой
от тока характеристикой для проводников всех марок:
1 н.роси ::;; 1 ДОП.lJрОВ ,
(4 11)
rде lн.раец номинальный ток расцепителя.
При применении выключателей с реrулируемой зависимой от тока xa
рактеристикой:
для проводников с резиновой, ПОливинилхлоридной и аналоrичной
изоляцией
70
но:ть выключателя. Исключение составляют, например, выключатели ce
рии АП 50, АВМ, в которых скорость движения контактов при включении
зависит от оператора.
Для дистанционноrо управления выключатели оснащаются электро
двиrательным, электромеханическим или пружинным приводом. Выклю
чатели MorYT поставляться со следующими дополнительными устройства
ми: нулевым или минимальным расцепителем, отключающим выключа
тель при снижении напряжения соответственно до (О,I 0,35)Ин и до
(О,35 0,7)Ин (напряжение срабатывания не реrулируется); независимым
расцепителем (электромаrнитом отключения) для дистанционноrо отклю
чения выключателя; свободными вспомоrательными контактами и сиr
нальными контактами автоматическоrо отключения; для выключателей
выдвижноrо исполнения выдвижным устройством с вставными KOHTaK
тами rлавных и вспомоrательных цепей. Наличие этих дополнительных
устройств зависит от типа выключателя (см. соответствующие каталоrи).
Различают нетокооrpаничивающие и токооrpаничивающие выключа
тели.
Нетокооrpаничивающие выключатели не оrpаничивают ток КЗ в цепи,
и он ДоСтиrает максимальноrо ожидаемоrо значения.
Токооrpаничивающие ВЫКЛI?чатели оrpаничивают значение тока КЗ с
ПОМОщью быстроrо введения в цепь дополнительноrо сопротивления элек
трической дуrи (в первый же полупериод, до Toro, как ток КЗ значительно
возрастет) и последующеrо быстроrо отключения КЗ, при этом ток КЗ не
достиrает ожидаемоrо расчетноrо максимальноrо значения. Токооrpани
чение начинается с HeKoToporo значения тока, определяемоrо характери
стикои токооrpаничения. Например, в токооrpаничивающих автоматиче
ских выключателях серий А3700Б при больших ожидаемых токах КЗ KOH
такты, имеющие специальную конструкцию, сразу же отбрасываются
электродинамическими силами, вводя в цепь сопротивление дуrи, и затем
уж не соприкасаются, так как своевременно срабатывает электромаrнит
ныи расцепитель. При малых токах КЗ контакты не отбрасываются, а OT
ключение производится также электромаrнитным расцепителем.
Номинальным током [н.в и напряжением И н . в выключателя называют
значения тока и напряжения, которые способны выдерживать rлавные TO
коведущие части выключателя в длительном режиме. Номинальный ток
расцепителя [н.расц может отличаться от номинальноrо тока выключателя
поскольку в выключатель MoryT быть встроены расцепители с меньши
номинальным током. Например, выключатель ABM 4 с номинальным TO
ком 400 А может иметь катушки расцепителя на номинальные токи 120
150, 200, 250, 300, 400 А. '
Предельной коммутационной способностью выключателя (ПКС) lIa
зывают максимальное значение тока КЗ, которое выключатель способен
71
::
включить и отключить несколько раз, оставаясь в исправном состоянии.
Обычно заводские испытания на ПКС выполняют в цикле О пауза ВQ-..--
пауза ВО, [де О операция отключения цепи КЗ данным выключателем
после ее включения вспомоrательным аппаратом, ВО операuия включе
пия и отключения цепи КЗ данным выключателем. Некоторые аппараты
дополнительно испытывают на наибольшую включающую способность.
Испытания выполняют в цикле В, что означает включение цепи данным
выключателем и автоматическое отключение вспомоrательным.
Одноразовой ПКС (CJПКС) называют наибольшее значение тока, KO
торое выключатель может отключить один раз. После этоrо дальнейшая
работа выключателя не rарантируется, может потребоваться ero капиталь
ный ремонт или замена. Например, для выключателей серии А31 00 значе
ние ОПКС принимают равным значению ПКС выключателя данноrо типа с
расцепителем, имеющим наибольший номинальный ток. Так, выключатели
А311 О имеют номинальный ток расцепителей от 15 до 100 А, а значение
ПКС от 3,2 до 12 кА (амплитуда). Однако значение ОПКС принимают
равным 12 кА для всех выключателей А3110. Аналоrично ОПКС принима
ется равным для выключателей А3120 23 кА, А3IЗ0 30 кА, А3140
50 кА. При отключении этих токов может повредиться тепловой элемент
или измениться ero уставка, однако отключение КЗ безусловно обеспечи
вается, так как электромаrнитный расцепитель имеет малое время сраба
тывания и успевает дать импульс на отключение, а собственно контактная
система способна отключить предельный для cBoero типоисполнения ток
КЗ.
Значения ПКС и ОПКС соответствуют ожидаемому току КЗ, который
возникает в цепи при отсутствии данноrо выключателя и токооrраничения.
Понятия ПКС и ОПКС относятся к процессу отключения. Однако BЫ
ключатель во включенном состоянии должен пропускать протекающий по
нему ток КЗ, оставаясь в исправном состоянии, независимо от Toro, дол
жен ли он или друrой аппарат отключить этот ток. Это свойетво выключа
теля характеризуется понятием электродинамической и термической етой
кости.
Электродинамическая стойкость характеризуется амплитудой yдapHO
ro тока КЗ, который способен пропустить выключатель без остаточных
деформаций деталей или недопустимоrо отброса контактов, приводящеrо к
их привариванию или выrоранию. Если значение электродинамической
етойкости в каталоrе не приводится, то это означает, что стойкость BЫ
ключателя определяется ero коммутационной способностью.
Термическая стойкоеть характеризуется допустимым значением так
1
называемоrо «джоулева шпеrpала» Ji 2 dt, отражающеrо количество тепла,
о
которое может быть выделено в выключателе за время действия тока КЗ.
'J2
2 В каталоrах термическая стойкость задается величиной, измеряемой в
КА 'С. Если термическая стойкость в каталоrе отсутствует, то это означает,
что выключатель является термически стойким при всех значениях BpeMe
ни отключения, определяемых ero защитной характеристикой.
Собственное время отключения выключателя время срабатывания
расцепителей и механизма выключателя до начала расхождения силовых
контактов (используется при выборе выключателей по предельной KOMMY
тационной способности). Полное время отключения выключателя время
срабатывания расцепителей, механизма выключателя, расхождения СИJIо
вых контактов и окончания rашения дуrи в дуrоrасительных камерах (ис
пользуется при про верке селективности защиты).
Автоматические выключатели MorYT иметь следующие защитные xa
рактеристики (рис. 5 1):
зависимую от тока характериетику времени срабатывания; такие BЫ
ключатели имеют только тепловой расцепитель; применяются редко
вследствие недостаточной предеЛЬflОЙ коммутационной способности и бы
стродействия;
независимую от тока характеристику времени срабатывания; такие
выключатели имеют только токовую отсечку, выполненную с помощью
электромаrнитноrо или полупровоДниковоrо расцепителя, действующеrо
без выдержки или с выдержкой времени;'
оrpаниченно зависимую от тока двухступенчатую характеристику
времени срабатывания; в зоне токов переrpузки выключатель отключается
с зависимой от тока выдержкой времени, в зоне токов КЗ выключатель OT
ключается токовой отсечкой с независимой от тока заранее установленной
выдержкой времени (для селективных выключателей) или без выдержки
времени (для неселективных выключателей); выключатель имеет либо Te
пловой и электромаrнитный расцепитель (комбинированный), либо ДBYX
ступенчатый электромаrнитный (выключатель АВМ), либо полупроводни
ковый расцепитель;
трехступенчатую защитную характеРI:lСТИКУ; в зоне токов переrрузки
выключатель отключается с зависимой от тока выдержкой времени, в зоне
токов кз с независимой, заранее установценной вьщержкой времени (зо
на селективной отсечки), а при близких кз без вьщержки времени (зона
MrнoBeHHoro срабатывания); зона MrHoBeHHoro срабатывания предназначе
на для уменьшения длительности воздействия токов при близких кз. Ta
кие выключатели имеют полупроводниковый расцепитель и применяются
для защиты вводов в ктп и отходящих линий.
L
73
а)
t
6)
t
ш шL
t co
I
I
I 2
:" L [
lс.о
1
l е . п
в)
t
t
2)
I I
I I
I I
I I
I I
I I
I 1 I 1
I I
t e о + t e . o +
I I I
I I I
I I 2 1 I 1
I :" L I
[с.п lсо lсп l с . о
Рис. 5 1. 3ащитныс характсристики автомаТИЧССК!1Х выключатслсй:
а зависимая; б нсзависимая; в оrpаниченно зависимая; i' трсхступснчатая,
1 с выдержкой врсмсни при К3; 2 бсз выдсржки врсмсни при К3
Автоматические выключатели серии А3700 (здесь и далее техниче
ские данные приведены по техническим условиям на автоматические BЫ
ключатели соответствующих типов). Сокращенное условное обозначение
А37ХХХ, Расшифровка в порядке написания: А автоматический выклю
чатель: 37 номер разработки; Х модификация и величина выключателя:
1 первая, 2 вторая, 3 третья, 4 четвертая, 9 модифицированные 3 и
4 величины; Х исполнение по виду защиты и числу полюсов, 1 или 2 с
электромаrнитными расцепителями, 3 или 4 с электромаrнитными и по
лупроводниковыми расцепителями (для селективных выключателей
только с полупроводниковыми), 5 или 6 с электромаrнитными и тепло
выми расцепителями, 7 или 8 без максимальных расцепителей, нечетные
цифры двухполюсные, четные трехполюсные; Х дополнительная xa
рактеристика исполнения, Б токооrраничивающие или выполненные на
их базе, С селективные или выполненные на их базе, Ф нетокооrpани
чивающие неселективные в фенопластовом корпусе, Н неселективные
нетокооrpаничивающие модернизированные. Двухполюсные выключатели
74
перемеlllюrо тока имеют такие же характеристики, как трехполюсные.
Выключатели с полупроводниковым расцепителем (табл. 5.1). Номи
нальный ток этих расцепителей соответствует наибольшему откалибро
ванному по шкале значению номинальноrо рабочеrо тока 1 н . раб ' XapaKTe
ристика защиты оrpаНИ<Jенно зависимая, а для выключателей А3790С
трехступенчатая (рис. 5 2). Полупроводниковое реле (расцепитель серии
РП)
t А I I
, ,
" i
L 'f'..""'- ' '?
I I
I I 1'\'\' r.tr-
1 '
I \ ,'\' T " tt
! ' ! '
, t
\ +++ .
! \ [\ d ! i !
!! ,1 i !
\..8.... и l--
I !". ,
41 "i
, I ..
I !---'-r ! : 'i '
f.J в ! r,L A ;
ш ш I '. _h. . .........;. .. . с, ш
I i ' .
I I I
----+ i' л
.tШi- ..-- .. .....4.-. " Ш+ '. М
: ........: ['" . +-.. :1 н
1--.... --L
....... , .............
4. i ! 't-- н.: ....r: 2
. ........rk
I ,
! I I Ф".мЬ
с
500
100
50
10
j
О}
0,1
0,05
0,01 f 1,25
J ftSб7891О
2
20 J[]
Рис. 5 2. Защитные характеристики автоматичсских выключателсй А3700 переменноrо
тока с полупроводниковым расцепителем. Селективные выключатели А3794С при токе
более 20 кА (действующее значение) отключаются без ВЫllержки времени
допускает плавную реrулировку номиналыюrо рабочеrо тока расцепителя
1 н . раб (точка А на рисунке соответствует току срабатывания переrpузки при
принято м значении 1 н . раб ); тока срабатывания отсечки 1е.о (точки Б, В, Т,Д,
Е); времени срабатывания защиты от переrpузки 1с.II при токе 61 н . раб (точки
Ж, и, К); времени срабатывания отсечки 1 с . о (точки Л, М, н) для селектив
.ных ВЫКЛЮ<Jателей. Пунктирными линиями обозначена характеристика He
селективных выключателей в зоне токов КЗ. Выключатели Moryт постав
75
ляться без защиты в зоне переrрузки,
Для выключателей переменноrо тока (с полупроводниковым расцепи
телем) допускается увеличение времени срабатывания отсечки, если до
возникновения КЗ ток в rлавной цепи был менее 0,71 н . раб ' Для неселектив
Horo токооrpаничивающеrо выключателя увеличение времени возможно в
зоне значений токов КЗ от 1 с ,о полупроводниковоrо расцепителя до YCTaB
ки срабатывания электромаrнитноrо расцепитсля. При этом время отклю
<Jения определяется кривыми 1,2,3 (рис. 5 2), соответствующими протека
нию тока КЗ по одному, двум или трем полюсам выключателя. Для опре
деления времени срабатывания селективноrо выключателя нужно время,
определенное по кривым 1,2,3, сравнить со значением 1 с . о по шкале и при
нять большее из них.
Полупроводниковое реле (расцепитель РП) не реаrирует на апериоди
чес кую составляющую пусковоrо тока электродвиrателей в течение одноrо
периода. Коэффициент возврата реле составляет 0,97 0,98. Разброс по току
срабатывания зависит от температуры окружающеrо воздуха, уставки по
шкале, вида КЗ или переrpузки (OДHO , ДBYX , трехполюсное), но не пре
вышает :1::30% для 1с.о и :1::20% для 1с.II' Разброс по времени срабатывания
при КЗ дЛЯ селективных выключателей составляет :l::0,02c. Длительность
протекания тока КЗ, при которой еще не срабатывает селективная отсечка,
составляет при уставках по шкале 0,1; 0,25 и 0,4 с соответственно 0,05;
0,17 и 0,32 с.
Источником оперативноrо тока полупроводниковоrо реле, обеспечи
вающиМ отключение выключателя при КЗ, являются встроенные тpaHC
форматоры тока. Нельзя эксплуатировать или налаживать выключатель с
расцепителем серии РП при параллельном соединении полюсов, при по
следовательном соединении двух или трех полюсов трехполюсноrо BЫ
ключателя, а также со снятым блоком управления РП и незакороченной
вилкой соединителя выводов измерительных элементов.
Выключатели с электромаrнитными и тепловыми расцепителями
(табл. 5.2 5.4). Характеристика зашиты оrраниченно зависимая. Эти pac
цепители имеют нереrулируемые уставки срабатывания. Тепловые pacиe
пители откалиброваны при температуре окружающеrо воздуха 40 0 С и ok
новременном протекании тока по всем трем полюсам. Они не вызывают
срабатывания при номинальном токе расцепителя; MorYT вызвать срабаты
вание при токе 1,051н.расп не менее чем за 2 ч при начале отсчета от холод
HOrO состояния выключателя; вызывают срабатывание при токе 1,251н.расц
менее <JeM за 2 ч при отсчете от HarpeToro состояния. Разброс по току cpa
батывания электромаrнитных расцепителей составляет для новых выклю
чателей :1::15%; для выключателей, бывших в эксплуатации, :t:30%.
Таблица 5.1
Трехполюсные автоматнческне выключатели А3700 с полупроводннковым расцепнтелем на напряженне до 660 В
Номи Базовый Уставки ПОЛVПDодниковоrо Dасцеllителя РП Ток
нальный РеrvЛИDvемые на РП значения срабатывания
номиналь
ток BЫ НЫЙ ток ПКС.. ОПКС..
Тип ключа /с.о . lс.п,с электро в цепи вцеllИ
'н.б, 1 н . раб , А lс.о , 1".раб маrнитноrо
теля 1 при токе 380В, кА 380В, кА
с расцепителя,
1 н . в , А А ".раб 61".раб А
А3734С 250 200 160;200;250
400 320 250;320;400 50
А3744С 400 320 250;320;400 0,1;
630 500 400;500;630 0,25; 60
2; 3; 5; 0,4
4;8;16 1,25
250 200 160;200;250 7; 10
А3794С 400 320 250;320;400 llL.l 125
630 500 400;500;630 50,5 57
32 20; 25; 32; 40;
63 40;50;63;80 18
А3714Б 160 125 80; 100; 125; 160 1600 36
75 125
...)
а-,
Продолжение mаблицы 5 1
Номи Базовый У ставки ПОЛVПDодниковоrо Dасцепителя РП Ток
нальный Реrvлирvемые на РП знаЧения срабатывания
номиналь ПКС.. ОПКС..
ток BЫ ный ток /с.о электро
Тип . (с.п,с В цепи в цепи
ключа (с.о , маrнитноrо
1 н . б , 'н.раб, А при токе 1".раб 380В, кА 380В, кА
теля / с расцеl1ителя,
'н.в' А А н.раб 61 н . раб А
А3724Б 250 200 160;200;250 2500 80 150
А3734Б 250 200 160;200;250 4000 100 150
400 320 250;320;400
2; 3; 5; 4;8;16 1,25
А3744Б 400 320 250;320;400 7; 10 6300 100 150
630 500 400;500;630
250 200 160;200;250 4000 llL.l 150
А3794Б 400 320 250;320:400 4000 50,5 68
630 500 400;500;630 6300
· Выключатели А3790С при токе более 20 кА (действующее значение) отключаются без выдержки времени.
.* IIКС и ОПКС выражены для всех выключателей (кроме А3790) MrнoBeHHЫM значением ударноrо тока, для А3790 указаны
дробью, в числителе которой . наибольшая включаюшая способность (ударный ток), в знаменателе наибольшая отключающая СIlО
собность (действующее значение). .
78
Таблица 5.2
Трехполюсные автоматнческие выключатели А3700
переменноrо тока с Э;lектромаrнитнымн н тепловыми расцепителями
Номинальный ПКСв ОПКС в
ТИП BЫ 1 Н ,8' А ток тепловоrо цспи цепи
ключатсля раецепитсля, 1 е . п /J Н.расц 1 с . о , А 380В 380В
1 н.nаСII, А Ударный ток, кА
Выключатели на наппяжение до 660 В
16 5,5
20 630 10
25 15
А3716Б 160 32;40 1,15 20
50;63 630; 30
80 45
100; 125 ]000 60
160 75 125
А3726Б 250 160 1,15 65
200;250 2500 75 150
250 2500 65
А3736Б 400 320. 1,15 3200 ]00 150
400 4000 100
250 2500 65
320 3200 70
А3796Н 630 400 1,15 4000 70 150
500 5000 70
630 6300 70
Выключатели на наПDяжение до 380 В
16 5,5
20 630 10
25 15
А3716Ф 160 32;40 1,15 20
50;63;80 630; 25
100; 125; 1600 25
160 28
А3726Ф 250 160; 200; 1,15 2500 35
250 38
250 2500
320 3200
А3736Ф 630 400 1,15 4000 50 53
500 5000
630 6300
79
Таблица 5.3
Трехполюсные автомаПlческие выключателн А3700
перемешюrо тока с электромаrннтными расцепнтелями
ПКС ОПКС
Тип 1 н . 8 , 1 Н.расц, 1 с . о , А в цепи в цепи
НЫК]iючателя А А 380В 380В
У даDНЫЙ ток, кА
Выключатсли на наПDяжсние до 660 В
А3712Б 160 80 400 36
160 630; 1000; 1600 75 125
А3722Б 250 250 1600;2000;2500 80 150
А3732Б 400 400 2500;3200;4000 100 150
А3742Б 630 630 4000;5000;6300 100 150
А3792Б 630 630 2500;3200;4000;5000; 111,1 150
6300
Выключатели на наПDяжение до 380 В
А3712Ф 160 80 400 25 28
160 630; 1000; 1600
А3722Ф 250 250 1600;2000;2500 35 38
А3732Ф 630 400 2500;3200;4000 50 53
630 4000;5000;6300
т а б л и Ц а 5.4
Орнентнровочные харакернстикн токооrpаннчения
автоматнческих выключателей А3700Б в цепн 380 В
,. Тип Оrpаниченный ток К3 (амплитуда), кА, при ожидаемом
ВЫклю токе К3 (амплитуда), кА, равном
чатсля 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
А3730Б
А3740Б 10 20 27 32 36 40 44 48 52 55 60
А3790Б
А3720Б 10 15 22 27 30 31 32
А3710Б 8 12 17 20 23 25 26
СобствеНlIое время отключения выключателя электромаrнитным pac
цепителем зависит от значения тока КЗ и величины выключателя, при TO
ках, близких к предельным, оно менее 1 О мс. Полное время отключения
токооrpаничивающих выключателей при отключении предельных токов
составляет около 1 О мс; В начале характеристики токооrраничения около
15 МС. ДЛЯ нетокооrраничивающих выключателей при значении тока,
близком к 1 с . о , полное время отключения не превышает 40 МС, при увели
80
чении тока оно уменьшается.
Данные неавтоматических выключателей приведены в табл. 5.5.
т а б л и Ц а 5.5
Трехполюсные неавтоматические ВЫК;lючатели А3700
переменноrо тока (без максимальных расцепителей)
Тсрмичсская Электроринамическая
Тип [н.в, А стойкость, стойкость (амплитуда)*,
kA 2 -с кА
А3718Б; А3718Ф 160 6 2,5
А3728Б; А3728Ф 250 15 3
А3738С 400 250 50
А3748С 630 360 60
А3798С 630 130 40
*Для всех выключателсй, кромс А3798С, указано значение тока электродинамиче
CKOro отброса (дребезrа) контактов, при превышснии KOTOpOro можст возникнуть их
привариванис (мсханизм выключателя остастся включснным). ДЛЯ А3798С указано
значение тока электродинамическоro расцеплсния (выключатель отключается).
АвтШlfатические выключqтели серии «ЭлектРО1m. Условное
обозначение ЭХХХ. Расшифровка в порядке написания: Э обозначение
серии «Электрою>; ХХ условное обозначение номинальноrо тока,
06 1000 А, 16 1600 А, 25 2500 А. 40---4000 А; Х способ установки, С
стационарные, В ВЫдвижные.
Выключатели с полупроводниковым реле максимальноrо тока типа
РМТ (табл. 5.6). По заказу выключатель может поставляться без реле РМТ.
Реле РМТ допускает плавную реrулировку номинальноrо тока максималь
ной токовой защиты МТЗ (защиты от переrpузки) [н.мтз относительно базо
Boro номиналыюrо тока [н.б, времени срабатывания защиты от переrрузки
lс.п при токе 6[н.мтз, тока [с.о и времени lс.о срабатывания отсечки. Реле
имеют два переключателя 81 и 82 выбора защитной характеристики, с по
мощью которых можно получить независимую, оrpаниченно зависимую и
трехступенчатую характеристику (рис. 5 3).
При установке переключателя 81 в обозначенное на лицевой панели
реле положение 6 выключатель имеет селективную отсечку с реrулируе
мыми уставками по току (точки Б, В, Т,Д) и времени (точки К, Л, М), при
чем для выключателей переменноrо тока при токе более 2,2 3,0[c.o отсечка
срабатывает без Выдержки времени; в положении 7 выключатель имеет He
селективную отсечку (штрихпунктирные линии) с реrулировкой по току
(точки Б, В, Т, Д); в положении 8 выключатель срабатывает неселективно
при токе, превышающем ток срабатывания переrpузки независимо от по
ложения переключателя 82 (характеристика на рисунке не показана).
.tL..
81
t
'о .
А.......
""'
'и I
"-
f...-..-... '"
15 I
'о вт
5 ==:: 'н r>- .
I '-'
Б В r Д /(
1 =q7 I Л I
5 fJ.4
l125;.... .
I I Теж'; 2,2 Jlel1
;
,1 I ! "1
D5 " . J.......-..
;
;
! V/ J и . Н13
с
50
10
S.
f,
ц
о.
Ц
D,C1 , 1,25
2
10
20 :ЮWSО
J * 5
Рис. 5 3. 3ащитные характеристики выключателя «Электрон»
с полупроводниковым реле серии РМТ.
Наличие реryлировки в точках r и Д зависит от номинальноrо тока выключателя
При установке переключателя 82 в положение 11 выключатель имее
зависимую от тока характеристику защиты от переrрузки с реrулируемои
при токе 6[н.мтз вьщержкой времени (точки Е, Ж, И); в положении 12 BЫ
ключатель имеет независимую от тока характеристику защиты от пере
rpузки (показана штриховой линией). Точка А на рис. 5 3 соответствует
току срабатывания защиты от переrрузки при принятом номинальном токе
реле РМТ.
Реле РМТ не реаrирует на апериодическую составляющую пусковых
токов электродвиrателей в течение одноrо периода. Коэффициент возврата
реле составляет 0,75. Источником оперативноrо тока, обеспечивающим OT
ключение выключателя при КЗ, являются встроенные трансформаторы TO
ка.
Таблица 5.6
Выключателн «Электрон» с полупроводниковым реле РМТ на напряженне до 660 В
Номи Уставки полупродниковоrо расцспителя РМТ ПКС**
нальный Реrvлирусмыс на ШКалах РМТ значения в цспи
ток Номинальный 380В,
Тип Исполнсние* базовый ток МТ3 /с.п, C дсйст
выключатс 1 с . о ,
ля lн.б, А lн.мт/lн.б lс.Jlн.мтз при [н.м"" вующее
с токс
[н.в, А 6l н . м 'П значенис,
кА
Стационарное и 1000 630;800 0,8; 1,0; 1,25 3; 5; 7; 10
выдвижное, кроме Т 1000 3; 5; 7
Э06 40
Стационарное и 800 630;800 0.8; 1,0; 1,25 3; 5; 7; 10
вьщвижное Т
Вьщвижное, кроме Т 1600 630; 0,8; 1,0; 1,25 3;5;7;10 0,25;
Э16 1000; 1600 3; 5; 7 0,45; 4; 8; 16 1,25 45
Выдвижное Т 1250 1000 0,8; 1,0; 1,25 3; 5; 7 0,7
Стационарное. 1000; 1600; 0,8; 1,0; 1,25 3; 5; 7
4000 2500
Э25 кроме т 4000 0,8; 1,0 3; 5
65
Стационарное Т 3200 1000; 1600; 0,8; 1,0; 1,25 3; 5; 7
2500
Продол:жение mаблицы 5.6
Номиналь Уставки полупродниковоrо раСЦСllителя РМТ ПКС**
ный Рсrvлирусмые на шкалах РМТ значсния в цспи
Номинальный
ток базовый ток МТ3 tс.п.,с., 380В. дей
Тип Исполненис*
выключа I c . o , при ствующсе
теля lн.б, А lн.мт/lн.б lс.Jlн.мтз с токе lн.мп значснис,
[н.в' А 6l н . мтз кА
Выдвижное, 2500 1600;2500 0.8; 1,0; 1,25 3; 5; 7
Э25 кроме т 50
Выдвижное Т 2000 1600 0,8; 1,0; 1,25 3; 5; 7
Стаuионарное, 6300 4000 0,8; 1,0; 1,25 3; 5
кроме т 6300 0,8; 1,0 3 0,25; 115
Стационарное Т 5000 4000 0,8; 1,0; 1,25 3;5 0,45; 4;8; 16 1,25
0,7
Э40 Вьщвижное, кроме Т 5000 2500 0,8; 1,0; 1,25 3;5;7
4000 3;5
70
Выдвижное Т 4000 2500 0,8; 1,0; 1,25 3; 5; 7
4000 3;5
* т тропическое исполненис.
** 3начсние опкс составляет 110% указанноrо в таблице значения пкс.
J
Т а б л и Ц а 5.7
Выключателн «Электрон» с полупроводннковым реле МТ3 на напряженне до 660 В
Номинальный Базовый Реrулируемые уставки полупродниковоrо ПКС*
Тип ток номинальный расцепителя МТ3
Исполнение в цепи
выключателя ток МТ3 l с . т с, при токе 380 В,
[н.в, А [н.МТЗ' А [с.п/ [Н.МТЗ [с.о!I н . мтз l с . о ,с кА
[ Н.МТЗ 6[н.мтз
Стационарное, 800 250;400;630;800
кроме т
Э06 Стационарное Т 3; 5; 7; 10 60/28
630 250;400;630
и вьщвижное
Выдвижное, 1600 630 3;5;7;10
кроме т 1000; 1250; 1600 3; 5; 7
Э16 84/40
Выдвижное Т 1250 630 3; 5; 7; 10
1000; 1250 3; 5; 7
800 0,8; 3; 5; 7; 10 100; 4; 8; 0,25;
Стационарное, 1000; 1250; 1600; 1,25: 150; 16 0,45;
кроме т 3200 2000;2500 2 3; 5; 7 200 0,7
3200 3;5 120/55
Э25 630;800 3; 5; 7; 1 О
Стационарное Т 2500 1000; 1250; 2000;
1600;2500 3; 5; 7
Выдвижное. 2500 1600;2000;2500 3;5;7
кроме т 100/45
Выдвижное Т 2000 1250; 1600;2000 3; 5; 7
Продол:ж:ение таблицы 5.7
Номинальный Базовый Реrулируемые уставки полупродниковоrо расцепи ПКС*
теля МТ3
Тип ток номинальный в цепи
Исполнение выключателя ток МТ3 380 В,
[н.в, А [Н.МТЗ' А [с.п/ [н.мтз [с,{р Н.мтз l с . п , с, при токе l с . о , с кА
[Н.МТЗ 6[ Н.МТ1
Стационарное, 6300 3200;4000 3;5
кроме т 6300 3 230
2500;3200;4000 3; 5 105
Стационарное Т 5000 0,8; 100; 0,25;
5000 3
Э40 1,25; 150; 4; 8; 16 0,45;
Вьщвижное, 2500 2 3;5; 7 200 0,7
5000
кроме т 3200;4000;5000 3;5 160
2000;2500 3; 5; 7 65
Выдвижное Т 4000
3200;4000 3;5
00
v.
* Значение ПКС указанно дробью: в числителе наибольшая включаюшая способность (ударный ток), в знаменателе наиболь
шая отключаюшая способность (действующее значение).
86
87
10
5
t I
:4 ;; -в ,
r
IН:::::: ,
!'" [',
I ,\
16 r .
8 .
I
Ц7 I !!.
I С
4 .
0.25 о+-.
I I lс.,.,;2;Ыl
.. ! '!
I
I/I н . иr ,
СА
времени. Реrулировкой можно ПОЛУ<JИТЬ любую в пределах указанных TO
чек характеристику (например, АТКНТ). При установке переключателя в
положение С (среднее) выключатель имеет аналоrичную характеристику,
но без выдержки времени при срабатывании отсечки (показано штрих
пунктиром). При установке переключателя в положение В (верхнее) BЫ
ключатель имеет независимую от тока характеристику срабатывания без
выдержки времени при токе, равном току срабатывания защиты от пере
rpузки (на рисунке не показано).
Реле реатрует на апериодическую составляющую пусковых токов
электродвиrателей и тока КЗ. Коэффициент возврата реле 0,75.
Разбросы тока срабатывания реле РМТ и МТЗ зависят от температуры
окружающеrо воздуха, вида КЗ или переrpузки, уставки номинальноrо TO
ка по шкале, но не превышают :1::35% от уставки по шкале.
Собственное время отключения выключателя дЛЯ Э06 не превышает
20 35 мс, для остальных типов 45....(iO мс. Полное время отключения не бо
лее 100 150 мс.
АвтШlfатичес«ие вЫIOlючатели серий АЕ20 и АЕ20М. Сокращенное
условное обозначение АЕ20ХХХ. Расшифровка в порядке написания: АЕ
выключатель автоматический; 20 номер разработки; Х условное обо
значение номинальноrо тока, 2 16 А, 4 63 А, 5 100 А, 6 160 А; Х
число полюсов в комбинации с максимальными расцепителями тока, 3
трехполюсные с электромаrнитными расцепителями, 4 или 6 COOTBeTCT
венно одно- или трехполюсные с электромаrнитными и тепловыми расце-
пителями; наличие буквы М модернизированные выключатели.
Технические данные приведены в табл. 5.8 и 5.9. Характеристика за-
щиты оrpаниченно зависимая.
Тепловые расцепители без температурной компенсации откалиброва
ны при температуре 40 0 С, с температурной компенсаuией при 20 0 с. Теп
ловые расцепители при наrpузке всех полюсов из холодноrо состояния не
срабатывают при токе 1,05/ н . расц В течение 2 ч; срабатывают при токе
1,25/ н . расц В течение не более 20 мин при наличии температурной компен
сации и не более 30 мин при ее отсутствии; срабатывают при токе 7/н.расц В
течение 3 15 с при наличии температурной компенсации и 1 15 с при ее
отсутствии; однополюсные выключатели на номинальный ток 63 А сраба-
тывают при токе 1,351 н ,расц В течение менее 1 ч.
Реryлировка тока срабатывания тепловых расцепителей (O,9
1,15)lH.pacц, а для тепловых расцепителей, номинальный ток которых равен
номиналыюму току выключателя (о,9 1,0)lн.расц'
Разброс тока срабатывания электромаrнитных расцепителей :1::20%,
после испытаний допускается дополнительное отклонение уставок на
:1::15%.
Собственное время отключения выключателя не превышает 0,04 с при
Выключатели с полупроводниковым реле типа МТЗ (табл. 5.7). Bы
пускались до 1982 r. Реле МТЗ допускает плавную реrулировку тока cpa
батывания защиты от переrpузки lc.n, времени срабатывания переrpузки I с . п
при однократном и шестикратном номинальном токе МТЗ I н . мтз , тока Iс.о и
времени I с . о срабатывания отсечки. Реле имеет переключатель выбора за
щитной характеристики, с помощью KOToporo можно ПОЛУ'iИТЬ независи
мую, оrраНИ<Jенно зависимую и трехступенчатую характеристику (рис. 5
4).
с
500
'0fJ
50
1
q5
0,1
0,05
0,010
1 1,25 2
,} '# 5
10
20 3[J 'НJ 50
Рис. 5А. 3ащитные характеристики выключателя «Элсктрон»
с ПОЛупроводниковым реле серии МТ3.
Наличие реryлировки в точ.ках Н и П lаВИСИl ОТ НоминаJ1ЬНOI О тока выключателя
При уетановке переключателя в положение Н (нижнее) реле имеет за
висимую от тока характеристику защиты от переrрузки с реryлируемыми
уставками тока срабатывания (точки А, Б, В), времени срабатывания при
токе lн.мтз (точки Т, Д, Е) и токе 6I н . мтз (точки Ж, и, К); селективную отсеч
ку с реrулируемыми уставками тока срабатывания (точки Л, М, Н, п) и
времени срабатывания (точки Р, С, Т), причем для выключателей перемен
Horo тока при токе более 2,2 3,0/c.o отсечка срабатывает без ВЫдержки
88
токах, близких к 1с о' при увеличении тока оно уменьшается. Минимальное
собственное время отключения около 0,01 с.
Таблица 5.8
Автоматические выключателн сернй АЕ20 н АЕ20М на напряженне до 660 В
:s
'"
а< у ставки
f- '" или
Тип выклю ,'" о: 1с.о
:s ., Вид расцепителя пределы
:с f- [н.расц, А
чателя ..о '" реrулиро
:r 1 Н.расц
2 вания
:с о:
'" '" [с.п l1 н.расц
;:;;
О
Х
0,3; 0,4; 0,5;
АЕ2023 Электромаrнитный 0,6; 0,8; 1;
16 1,25; 1,6; 2; 12
2,5; 3,15; 4; 5;
АЕ2026 Комбинированный 6,3; 8; 10; 0,9 1,15
12,5; 16
АЕ2043 Электромаrнитный 10; 12,5; 16;
АЕ2044 63 20; 25; 31,5; 12 1,15
АЕ2046* Комбинированный 40;50;63 0,9 1 ,15**
0,6; 0,8; 1;
АЕ2043М Электромаrнитный 1,25; 1,6; 2;
2,5; 3,15; 4; 5;
63 6,3; 8; 10; 12
АЕ2046М* Комбинированный 12,5: 16; 20; 0,9 1.l5**
25; 31,5; 40;
50;63
АЕ2053М Электромаrнитный 10; 12,5; 16;
20; 25; 31,5;
100 12
АЕ2056М* Комбинированный 40; 50; 63; 80; 1,15
100
АЕ2063 Электромаrнитный 16; 20; 25;
160 31,5; 40; 50; 12
АЕ2066 КомБИНИРОВaIlНЫЙ 63; 80; 100; 1,15
125; 160
*При наличии независимоro расцепителя Не устанавливается элеКТРО:\1аrнитный
расцепитель в одном из полюсов,
**Тепловой расцепитель имеет температурную компенсацию. Возможно испол
нение без реrулировки 1 с . п и температурной компенсации суставкой /с.п 1,151прасц.
.
:0;. v-:: " ,
89
Таблица 5.9
Предельная коммyrацнонная способность выключателей АЕ20 и АЕ20М
Тип 8ид максимальноrо ПКС*, действующее значение,
выключателя расцепителя [н.расц, А кА, при напряжении
2208** 3808
Комбинированный 0,3 1,6 4(12)
АЕ2020 Электромаrнитный 0,3 1,6 0,7(4)
Комбинированный или 2 6 1(4)
электромаrнитный 8 16 2(4)
Комбинированный или 10 12,5 2(6) 2(6)
АЕ2040 16 25 3(6) 3(6)
электромаrнитный 31 ,5 63 6(7) 6(7)
Комбинированный или 0,6 1,6 5***(6,5)
АЕ2040М 2 12,5 1,5(6,5)
электромаrнитный 16 63 4,5***(6,5)
Комбинированный или 10 12,5 2,4(6)
АЕ2050М 16 25 3,5(6)
электромаrнитный 31,5 100 6***(7)
16 25 3,5( 6)
АЕ2060 Комбинированный или 31,5 40 6(15)
электромаrнитный 50 100 9***(15)
125 160 11,5***(17)
* 8 скобках указано значение опкс.
** Для однополюсных выключатслей.
*** Для пыле и брызrозащищенных выключателей (со степенью защиты IР54)
ПКС меньше указанной, см. каталожные данные.
Автоматические выключатели серии ВА. Сокращенное обозначе
ние BAXX Xx. Расшифровка в порядке написания: ВА выключатель aB
томатический; ХХ номер унифицированной серии, 51
нетокооrpаничивающие с электромаrнитными и тепловыми расцепителями
или только с электромаrнитными расцепителями, 52 токооrpаничиваю
щие с электромаrнитными и тепловыми или только с электромаrнитными
расцепителями, 53 токооrpаничивающие неселективные с полупровод
никовыми И электромаrнитными расцепителями, 54 токооrpаничиваю
щие высокой коммутационной способности с полупроводниковыми и
электромаrнитными расцепителями, 55 и 75 селективные с полупровод
никовыми расцепителями, 56 без максимальных расuепителей; ХХ
условное обозначение номинальноrо тока, 25 25 А, 29 63 А, 30 80 А,
31 100 А, 32 125 А, 33 160 А, 35 250 А, 37 400 А, 39 630 А, 41
1000 А, 43 1600 А, 45 2500 А, 47 4000 А.
В обозначении выключателей с номинальным током до 160 А вместо
разделительноrо знака « » может указываться буква «r», что означает, что
90
выключатель предназначен специально для защиты электродвиrателей.
Выключатели с полупроводниковым расцепителем серии БПР (табл.
5.10). Характеристика защиты оrpаничеIllЮ зависимая, а для селективных
выключателей трехступенчатая
t
"'
1"'" " '-
1"- ........
"'- "'-
i "- f'., Е
1 ....... "-
I
I
I А Б В r Д
.
к
I Л
1 м
I I ! ! i I
I . . . .
I
; l/ItЦШl/.
с
5lJO
100
50
10
5
1
0,5
0,1
0,05
0,011 ',25
2
10
20 JOI;{}SO
J +- 5
Рис. 5 5. 3ащитные характеристики выключателей пере lенноrо тока серий ВЛ53.
ВА54, ВА55, ВА75 с полупроводниковым расцепителсм,
Наличие реrулировки в точках r, Д, к, Л, м зависиТ от типа и НОМИН:L1ьноrо
тока выключателя
Защитная характеристика выключателей переменноrо тока приведсна
на рис, 5 5. Полупроводниковый расцепитель (реле БПР) допускает CTY
пенчатую реrулировку номинальноrо тока расцепителя /н.расц (ток сраба
тывания защиты от переrpузки соответствует току 1,25/".pacu); тока сраба
тывания отсечки /с.о (точки А, Б, В, Т,Д); времени срабатывания защиты от
переrpузки l с . п при токе 6/н.расц (точки Е, Ж, И); времени срабатывания OT
сечки (с.о (точки К, Л, м) для селективных выключателей. Начало зоны TO
ков MrHoBeHHoro срабатывания (третьей ступени защитной характеристи
ки) на рисунке показано условно, значение тока MrHoBeHHoro срабатывания
/c.MrH зависит от номинальноrо тока выключателя. Штрихпунктиром обо
значена характеристика срабатывания отсечки неселективных выключате
лей.
с
v-;
'"
""
;:s
'"
'"
;....,
* = .
\3@3-<
t:: ;:! 00 '"
о"''''
U sc5 <
:::
....."''''
се
с:>
\lO
\lO
Q '"
"! О
r--
:ж:
'"
*
to:
р-
е
'"
:ж:
'"
:ж:
'"
Q
1-
Q
...
Q
:ж:
:ж:
'"
,;
'"
р-
'"
е
VI
.....
-<
се
"
=
)
е:: Q)
;::
r=- t;
р-
u
:;
...:/
-<
..о '"
...
=
s
'"
м
::r, м
O
;;
...... о ..о
-..... = :z:
r:o..a
<::-&
3
'"
о.
<::
.....'-'
u ff
f-- 8-
t::s:: :r
up.
.... <:: \о
"
о)
...
'" =
VI = <::
-<
се '" u
.; t; 8
VI ;>, О
.о( Е
t/)
'" с g
е о) S
cl.. <::
::
g
1-
'"
:r
s:
2
се
u
..::
::r
u
'"
О.
"
о
...:}
"
u
'"
О.
...."
,
,= о)
:Е
:Z: :r
..о s::
В
= ..о
,; '"
о '"
:I: g
'"
....;:-<
"
<::
=
r--
м
<n
<n
"<t
.. *
<n*
..0
M
Nl'--
о
о
"<t
О
<n
N
О
\о
о
о
"<t
:7;'
N\O
О
\о
l'--
<';'
м
<n
<:
ro
о
\о
<n
<n
м
I
М
<n
<:
ro
о
"<t
<n
м
<n
М*
.. *
Nl'--
м "0
\о .
oo
о
о
о
'1
м
<n
<:
ro
о
"<t
<n
м
I
<n
О
<n
N.
\о
00
"<t
о
о
\о
м
"<t
I
М
<n
<:
ro
l'--
00
.. *
<n*
..0
....,
N'
о
о
"<t
О
<n
N
О
\о
l'--
м
.J
<n
<:
ro
о
\о
]
I
1,
1I
!'
о
о
о
<n
!"
*
.. *
Ml'--
N'';'"''
о
м
\о
О
О
<n
О
О
"<t
о
о
о
м
.J
<n
<:
ro
"<t
.J
<n
<:
ro
со>
--..
v-;
u:s:
@3-<
t:: ;:! ос '"
о",,,,
:;;
::-
"
.з
'"
!:;
"
"
'"
"
'"
1;5
f--
* '" .
ut:: oo -<
g ::c:
t::",,,,
"
'"
@ ) :s:
S ..Q
t
t;
р-
u
:I:
'-
:>:
-<
t: '"
'"
s
'"
м
::r, м
u О
2,.х ><:
tf:E
-.....с '" :z:
J .g.
::r
u
'"
р.,
t:
...и
"
tc:
v
...
'"
'" t::
'" v
'" ;:!
'" u
t;
;>'0
v '-
:<i о
::; '"
tc: "1
с а5
tc:
О
t::
J е
8-
t::::s:: :r:
u р-......
..... t:: '"
q u
.:!
::r
u
'"
р.,
'"
о
u
......
'"
'"
::r
u
'"
р.,
,
,'" v
:Е
:Е :r
@ 2
:z:
'" :<i
::; '"
о '"
:r:: r::
'"
......'" -<
"
tc:
t::
'"
f--
00 м
м v)
v) v)
N r-.:'
м "<t
О v)
N N
V)o
м
.. l'--
N
О
О
"'"
О
v)
N
О О
\о \о
l'--
"';'
v)
v)
-<
со
О v)
\о 00
v) О
v) 00
v)
N М
':';NM
000
l'--
v)
м
N
O.
00
о
О
"<t
00
V)M
N\O
О О
О О
О \о
"';'
v)
v)
-<
со
м
v) v)
v) v)
-< -<
со со
92
,
v)
о
v)
N.
\о
00
"<t
\о
М
v)
\о
О
\о
l'--
v)
м
N
О
О
v)
N
v)
"<t
,
v)
l'--
-<
со
v)
l'--
О
l'--
\о
М
О
О
v)
N
l'--
'1
v)
l'--
-<
со
... ... ,;. . ., ._.
93
v)
l'--
Реле БПР не реаrирует на апериодическую составляющую пусковых
токов электродвиrателей в течение одноrо периода. Коэффициент возврата
реле 0,97-----0,98. Разброс тока срабатывания с учетом всех влияющих факто
ров составляет ориентировочно :1:30% для /с.о и :1:20% для /с.п' Разброс тока
срабатывания третьей ступени защиты /c.MrH допускается только в сторону
ero увеличения. Разброс времени срабатывания селективных выключате
лей при КЗ составляет :l:0,02c. Длительность протекания тока КЗ, при KOТO
рой еще не срабатывает селективная отсечка, составляет при уставках по
шкале 0,1; 0,2; 0,3 с соответственно 0,05; 0,15 и 0,25 с. Нельзя эксплуати
ровать выключатель переменноrо тока с реле БПР при последовательном
соединении полюсов. Источником оперативноrо тока полупроводниковоrо
реле, обеспечивающим отключение выключателя при КЗ, являются BcтpO
енные трансформаторы тока.
Реле БПР может быть выполнено по заказу без защиты от переrpузки,
а также с защитой от однофазных КЗ, срабатывающей при токе однофазно
ro КЗ не менее 0,5/н.расц И не более /н.расц (ток срабатывания не реrулирует
ся), с установленной выдержкой времени для селективных и без выдерж
ки времени для неселективных выключателей. Характеристика защиты
от однофазных КЗ оrpаниченно зависит от тока (рис. 5 6).
О
l'--
"
tc:
v
...
'"
t::
U
'"
р-
О
'-
О
'"
О
'"
'"
:z:
"1
о
'"
О
р-
t::
;>,
tc:
О
t::
'"
'"
:r
v
u
...
О
'"
'"
'"
'"
...
u
;>,
''''
v
:3
..о
tc:
О
\о
'"
'"
:z:
N
v)
"'"
v)
:z:
v
'"
'"
р-
"
tc:
v
...
'"
t::
U
'"
р-
О
'-
О
:t
...
'"
:z:
'-
.; '"
'" ::;
о о
...
v '"
'" v
:z: tc:
v '"
:r "
'" '"
;!; :z:
v gJ
5
.3
'" '"
t; 8-
'''' '"
v О
t::1:f--
Рис. 5 6. Характеристика защиты от однофазных К3 выключателей с
полупроводниковым расцепителем селективных ВА55 и ВА75 с уставками
времени срабатывания отсечки 0,3 с (кривая 1); 0,2 с (кривая 2);
0,1 с (кривая 3) инеселективных ВА53, ВА54 (кривая 4)
м
N
О
О
О
"<t
l'--
'1
v)
l'--
-<
со
* *
*
94
Выключатели с электромаrнитными и тепловыми расцепителями
(табл. 5.11 5.14). Характеристика защиты оrpаниченно зависимая для
выключателей с комбинированными расцепителями и независимая для
выключателей с электромаrнитными расцепителями.
Разброс тока срабатывания отсечки для новых выключателей :1:20%,
для выключателей, бывших в эксплуатации, :1:30%.
Тепловые реле откалиброваны при температуре 40 0 с. Тепловые реле
выключателей, имеющих в обозначении букву «r» и предназначенных для
защиты электродвиrателей, при одновременной наrpузке всех полюсов не
срабатывают при токе 1,05IH.pacu В течение менее 2 ч; срабатывают из Ha
rpeToro состояния при токе 1,2Т н . ра Cl\ В течение не более 30 мин и при токе
1,5Тн.раси менее чем за 2 мин; срабатывают при токе 7IH.pacu В течение
3 15 с из холодноrо состояния.
Тепловые реле остальных выключателей с номинальным током до
63 А не срабатывают в течение 1 ч из холодноrо состояния при токе
1 ,05Тн.раси, срабатывают в течение менее 1 ч из HarpeToro состояния при TO
ке 1,35Т н . раси ; С номинальным током более 63 А не срабатывают в течение
менее 2 ч из холодноrо состояния при токе 1,05Тн.раси И срабатывают в Te
чение менее 2 ч из HarpeToro состояния при токе 1,25Тн.раси'
При наrpузке не всех полюсов ток срабатывания тепловых расцепите
лей увеличивается на 10% при двухполюсной и на 20% при однополюсной
наrpузке. Выключатели, кроме предназначенных для защиты электродви
rателей (имеющих в обозначении букву «r»), MorYT поставляться без теп
ловых расцепитслей. Выключатели с номинальным током до 100 А вклю
чительно имеют реrулировку номинальноrо тока тепловых расцепителей в
пределах (O,8 I)IH.pacu, двухполюсные выключатели MorYT поставляться
без этой реrулировки.
Токооrpаничивающие выключатели серии ВА52 (кроме BA52 37 и
BA52 39) состоят из базовоrо нетокооrpаничивающеrо выключателя серии
ВА51 и специалЫlOrо пристраиваемоrо токооrpаничивающеrо блока. По
следний состоит из контактной системы, размыкающейся при отключении
предельных токов, дуrоrасительных камер и механизма фиксации KOHTaK
тов в отключенном положении. Для последующеrо замыкания этих KOH
тактов необходимо нажать расположенные на блоке кнопки.
Собственное время отключения выключателей (кроме ВА75) при TO
ках КЗ, близких к предельным, менее 1 О мс, полное время отключения не
более 15 мс. При токах, близких к току срабатывания электромаrнитной
отсечки, полное время отключения не превышает 40 мс. Для выключателей
ВА75 собственное время отключения при токах, близких к предельным,
составляет 3()...40 мс, полное время отключения 50 мс.
""' - .. . . ....
95
т а б л и Ц а 5.//
ТреХШlJlюсные автоматические выключатеJIИ БАЯ и ВА52
с номннмьным током до 160 А, Ilапряженнем до 660 В
ПКС* в цепи ОПКС в цепи
Тип 3808, 380В,
выключа Т н . в , Тн.ращ, А действующее действующее
теля А 1 Н.раси Т".раси значение, кА 1начение, кА
ВА51 ВА52 ВА51 ВА52
6,3; 8,0 2
BA51 25 25 10; 12,5 7; 10 1,35 2,5 5
16; 20; 3,8**
25
0,3; 0,4;
0,5; 0,6; 3
0,8; 1,0;
1,25; 1,6
2,0; 2,5;
ВА51 П5 25 3,15; 14 1,2 5
4,0; 5,0; 1,5
6,3; 8,0
1 о; 12,5 2
16; 20; 3**
25
16 4,5 13
20;25 5 13
BA51 31 100 31,5; 40 3; 7; 10 1,35 6 16 6 30
BA52 31 50; 63 6 20
80; 100 1,25 6 28
16; 20; 3,6 13
25
ВА51rзl 100 31,5; 40 14 1,2 6 16 6 30
ВА52rз 1 50; 63 6 20
80; 100 6 28
BA51 33 80; 100 1,25 12,5 30 15 38
160 10
BA52 33 125; 160 38
ВА51rзз 80; 100 1,2 12,5 30 15 38
ВА52rзз 160 125; 160 14 38
* 3начения ПКС указаны в цикле O BO. В цикле O BO BO значения ПКС MorYT
быть меньше и принимаются по каталожНЫМ данным. Вес значения ориентировочные и
будут уточняться по результатам испытаний
* * Для выключатслей со степснью защиты 1 Р54 ПКС 2,0 кА.
96
т а (j л и Ц а 5./2
Трехполюсные автоматнческие выключатеJШ ВАЯ н ВА52
с номннальным током 250 630 А, напряжеlшем до 660 В
" ':: ,
tc: '" [с. о дЛЯ ПКС* ОПКС
'" .о :r Номинальный u
о. :Е 2«
'" " ИСllOлнения в цепи 3808, в цепи 3808,
<:: :r '" ток тепловых Q,
:: '" без тепловых действующее действующее
f-- расцепителей*
о
"' ::; ",о. [н.расц, А ...:} расцепитслей, значенис, 'Значенис,
'" о о А кА кА
::С..
100 1000; 1250; 12/12 14
BA5] 35 250 125 12 1600; 2000; 15/15 18
160;200;250 2500 18/15 22
1600; 2000;
BA51 37 400 250;320;400 10 2500; 3200; 25/25 30
4000
2500: 3200;
BA51 39 630 400;500;630 10 4000; 5000; 35/35 40
6300
100 1000; 1250; 30/30 32
BA52 35 250 125 12 1600; 2000; 40/30 42
160;200;250 2500 40/30 45
1600; 2000;
BA52 37 400 250;320;400 10 2500; 3200; 35/30 40
4000
250;320 2500; 3200; 40/40 45
BA52 39 630 400 10 4000; 5000; 50/40 55
500;630 6300 55/40 60
* Кратность тока срабатывания тепловых расцепитслей 1,25.
** в числителе в цикле О ВО, в знаменателе в Ilикле O BO 80.
Таб.1111fа 5./3
Ориеитировочиые характеристики токооrраиичеЮfЯ автоматнческих
ВЫКJIючатеJIей ВА в цепи 380 В при COSffJ 0,2 и k 1,57
Тип выклю Оrраниченный ток К3 (амплитуда), кЛ, при ДСЙСТВУЮlllСМ
Ч ателя 1начении ожидасмоrо тока К3, Л, равном
20 40 60 80 100 120
BA53 37; 32 53 70 84
BA53 39
BA54 37; 28 47 64 80 95 104
BA54 39
I BA53 41 28 41 55 65 75 82
BA54 41 28 41 51 58 63 66
BA53 43 40 61 80 97 113 130
. ;.A -' :5 -"" .....
97
Табли1fа5/4
Неавтоматические выключатеJIИ ВА56
(без макснмальиых расцепитеJIей)
Т ок элсктро
Номинальный Тсрмическая динамическоrо ПКС, ОПКС,
Тип ток, стойкость, расцспления,дей
А кА2.с кА кА
ствующес значс
ние, кА
BA56 37 400 125 20 32,5 38
BA56 39 630 360 25 47,5 53
BA56 41 1000 450 25 55 60
BA56 43 1600 900 31 80 85
Выбор по условиям нормальноrо режима. Выключатель выбирает
ся, ИСХОДЯ из следующих условий:
соответствия номинальноrо напряжения выключателя И н . в номи
нальному напряжению сети И ср . н :
ИН.. И ср . Н ; (5 1)
соответствия номинальному току электродвиrателя [н.дв (для инди
видуальных выключателей электродвиrателей):
[н.роси 1 Н.Д. ;
(5 2)
соответствия максимальному рабочему току lраб.макс rpуппы элек
троприемников (для выключателей питания сборок и щитов) в длительном
режиме:
[н.расц [раб. макс .
(5 3)
Для выключателей, устанавливаемых в закрытых шкафах, длительный
допуетимый ток обычно снижают против номинальноrо и принимают по
соответствующим каталожным данным.
Завышение номинальноrо тока расцепителя по отношению к номи
налыюму току при соединения может потребоваться при необходимости
обеспечения стойкости выключателя при КЗ, например при подключении
электродвиrателя с небольшим номинальным током непосредственно к
rлавному щиту 0,4 кВ; обеспечения отстройки отсечки автоматическоrо
выключателя или возврата встроенной защиты от переrpузки (кроме теп
лов ой) при пуске или самозапуске электродвиrателей (см. rлаву 6).
В указанных случаях следует про верить, требуется ли защита кабеля
от переrpузки в соответствии с ПУЭ [1]. При ее необходимости следует
подобрать друrой тип автоматическоrо выключателя, пересмотреть пер
вичную схему, осущеетвить защиту от переrpузки с помощью дополни
тельных тепловых реле или выносной релейной защиты и лищь в крайнем
98
случае увеличить сечение кабеля.
Выбор по условиям стойкости при КЗ. Выключатели выбирают так,
чтобы значения ПКС, электродинамической и термической стойкости BЫ
ключатслей были не менее соответствующих параметров КЗ в месте их yc
тановки.
Условие пределыюЙ кшшутаЦИО1llЮЙ способ/юсти. Каталожное зна
чение ПКС должно быть не менее значения тока КЗ, протекающеrо в цепи
в момент расхождения контактов выключателя. Разные типы выключате
лей имеют разное собственное время отключения при предельных токах.
Для этоrо момента времени и определяют значение тока КЗ.
ДЛЯ неселективных выключателей с малым (менее одноrо периода)
собственным временем отключения при предельных токах (А3100, А3700,
ВА51, АЕ20), токооrpаничивающих (А3700Б, ВА52, ВА53, ВА54), а также
селективных с трехступенчатой защитной характеристикой и устройством
для электродинамическоrо расцепления (ВА55, А3790С), каталожное зна
чение ПКС сопоставляется с ожидаемым значением тока КЗ в цепи, BЫ
численным с учетом подпитки от электродвиrателей 380 В (токооrpаничи
вающая способность выключателей не учитывается).
Для неселективных выключателей с большим (более одноrо периода)
собственным временем отключения при предельных токах (АВМ, «Элек
трон») и всех селективных (кроме ВА55 и А3790С) подпитка от асинхрон
ных электродвиrателей не учитывается, так как их влияние на значение TO
ка КЗ продолжается не более одноrо периода. Исключение составляют BЫ
ключатели, ПКС которых задана амплитудным значением ударноrо тока
КЗ (А3744С, А3734С), при выборе этих выключателей требуется учет под
питки от электродвиrателей.
Иноrда в каталоrе наряду с отключающей способностью задано также
и значение включающей способности. Последнее необходимо сопостав
лять с ожидаемым значением тока КЗ, вычисленным с учетом подпитки от
электродвиrателей.
Аппараты, расположенные за токооrpаничивающими выключателями,
выбирают с учетом токооrpаничения. Например, если в цепи с ожидаемым
ударным током 60 КА установлен выключатель А3726Б, то расположенные
за ним аппараты выбирают по значению тока 31 КА (амплитуда), дО KOTO
poro оrpаничивается ток КЗ.
Допускается выбирать автоматические выключатели по значению TO
ка опкс. После отключения этоrо тока выключатель или ero тепловой
элемент может выйти из строя. Однако это возможно только при весьма
редких повреждениях участков кабеля, расположенных близко от выклю
чателя, причем за время ремонта кабеля можно заменить выключатель или
ero расцепитсль.
Здесь уместно вспомнить предостережение известноrо российскоrо
ученоrо в области низковольтных аппаратов Р.с. Кузнецова о том, что в
IIIL
:"'!' ...;j i........-.
99
заrpаничных каталоrах в качестве тока предельной коммутационной спо
собности автоматических выключателей часто указывают ток одноразовой
коммутационной способности (в целях рекламы без указания о том, что
аппарат после коммутации становится неприrодным) [17].
Допускается установка нестойких при КЗ выключателей или rpуппы
выключателей, если они защищены расположенным ближе к источнику
питания стойким при КЗ выключателем, обеспечивающим MrHoBeHHoe OT
ключение всех КЗ с током, равным или большим тока ОПКС указанных
нестоЙКИХ выключателей.
Условие :JлектродИIlCLнической стойкости. Значение электродинами
ческой стойкости выключателя должно быть не менее амплитудноrо зна
чения ударноrо тока КЗ в месте установки выключателя с учетом подпитки
от электродвиrателей 380 В. Эта про верка необходима, как правило, для
не автоматических выключателей, а также некоторых выключателей с
большим временем отключения (АВМ). Проверку на электродинамиче
скую стойкость не выполняют, если значение электродинамической стой
кости в каталоrе отсутствует (это означает, что стойкость выключателя оп
ределяется ero ПКС).
Условие термической стойкости. Тепловой импульс тока КЗ в дaH
ной цепи не должен превышать указанное в каталоrе значение термиче
ской стойкости выключателя. 'Эта про верка обычно необходима для HeaB
томатических выключателей, если они защищаются селективными aBTOMa
тическими выключателями, а также цля селективных выключателей АВМ.
Проверку на термическую стойкость пе выполняют, если се значение в Ka
талоrе отсутствует (это означает, что выключатель является термически
стойким при всех временах отключения, определяемых ero защитной xa
рактеристикой),
Значения токов КЗ и тепловоrо импульса для выбора выключателей
рассчитывают по выражениям, приведенным в rлаве 2. Подпитку от элек
тродвиrателей 0,4 кВ учитывают только при выборе аппаратуры па rлав
ном щите КТП 0,4 кВ, за исключением вводных выключателей, через KO
торые ток подпитки не проходит. Через секционный выключатель rлавноrо
щита проходит половина тока подпитки, но из за относительно малоrо
значения ero можно не учитывать.
По указанным параметрам в табл. 5.15 и 5.16 можно выбрать aBTOMa
тические выключатели, установленные на rлавном щите КТП 0,4 кВ в за
висимости от мощности трансформаторов, имеющих напряжение КЗ
Il к 5,5% (для трансформатора 400 кВ.А 4,5%) и питающихся от мощной
энерrосистемы, сопротивление которой ХС O,Lr T . Вводные и секционный
выключатели выбраны по стойкости при металлических КЗ, выключатели
отходящих линий как при металлических КЗ, так и с учетом токооrpани
чивающеrо действия дуrи в месте КЗ.
Расчетные параметры сети для выбора выключателей КТП при металлических КЗ
и при КЗ с учетом токооrраllнчивающеrо дейетвня дуrи
т а б л и Ц а 5.15
.. Металлическое К3 К3 с учетом дуrи
о.
.о О Для вводных Для выключателей отходящих
... t;; Для выключателей отходящих линий
u выключателей линий
о ::;-<
:<: о. . ВК, кА2.с В к , кА2'е
вo
0-9-'" /(3) /(3) /(3) /(3) /(3)
::Е В к , iy'E., «Элек iyL:, «Элек
'" к ' iy, кА кА2.с к ' KL' кер. KL'
кА кА кА кА трою), АЗ 700С кА кА кА трон», А3700С
АВМ АВМ
2500 54,7 1I6 1940 54.7 62,9 128 900 446 38 46,2 92 445 228
1600 38,2 51 1000 38,2 43,5 88,4 522 230 25,8 31,1 54,7 244 III
1000 24 50,9 400 24 27,3 55,5 206 90,6 18 21,3 37,6 1I7,8 53
630 15 32 155 15 17,1 34,7 80,5 35,5 12,4 14,5 25,7 55,6 24,8
400 1I,8 25 96 11,8 13,1 26,9 49,3 21,4 10 11,3 20,2 35,7 15,7
Примечание . 3начения / , iy'E. и В К определены с учетом подпитки от электродвиrателей. 3начение В К определено при
выдержке времени срабатывания отсечки вводноrо выключателя 0,6 С, выключателей отходящих линий «Электрою) и АВМ 0,25 с,
АЗ700С 0,1 е.
::J
I *
s;; '" з:: Р
'-v @
;
.
+ '"' '"
. '"
;;
8' gj
:с g:
'" '"' ..,
....J ::;О:с
O -g
g: з::
..с
gc ...:j
g ;
'""1:! :<:
'" '" '"
tt!:::;:c )<
s5 I..J) (')
:s: Б
"';1> з::
(': со '"
а з:
;с
= o-i ;:
з:: g з:
::J '"
"1:! '" ..,
:s:: о ;:;
ЕЗ2:
. Б; "'о
'" '"
в
:z: '"'
о ::J
.., '"
О ..,
:s: g
'( '"
;1>;1>>->->->->->->->->->->-
COCOCOCOC:OC:OCOCOC:OCOCOCO>->->- COCOCOC:OC:OCOWWWW
>->->->->->->->->->->->- З:З:З:З:З:З:
t o W'
...,
s 5
9
N
v.
О
О
'"
'" '"
.., '" '"
.j:o. '"'"1:! (5
О ос
8 ,,:.=.в
;l>g
:;:
O\N
o.c?TTO
8.j:o.ON",",0
8088
О
N N
v. v.
N.j:o..j:o.O\OO
v.oo I I
00000\0\
О О
N о 0\80\ё;
ОООООООТО
8 I .!.. .!.. .!....c;.!..
Vl.owowWO\oO
00000080°
oo""" o
NVl.O°Vl.OO
00*0000
0\
О
О
N
+V>
о
:0
+
+ +
со
'"
о
з::
+ Q g
O
:s:c a
g :s: :s:
б 5
"" s; '" >< Е
+LNO o:c""""
0;;<;З:: 02:
w E 8'
'" "'"1:!
>< rCJ g:
g ;,';
...:j 3: 6
S'
f!: "',
;;<; р
ы'" '"
(') с?
'< >< ;1>
Q
о :z:
з:: '"
.. "',
'<
..,
'"
+
+ +
+
+
+ + + +
+ +
+ + +
+
+8
о
+ + + + + + + + + +
+ + +
+ + +
+ + + + +
+
+ + + + + + + + + + +
+ + + + + + +
+ + + + + +
+
...
+ о
о
+ + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + +
+
+
N
+
о
+ + + +
+ +
+
+ +
+ + + + + + + + +
+ + +
+ + +
+ + +
+
+ g
о
+ + + + + + + + + +
+ + + + + + + +
+ + + + +
+
+8
о
+ + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + +
+ + + + +
+
""
+"-'
о
++++++++++++++++++++++
+ + + + + +
+
+ <!5
о
g: :I:
"'<
.., '"
о :z:
:;; g;
r
'" =
= ..
с с;
с
"''С
'с .,
:z: с
;
" ..,
'" '"
с .с
:>: ..
., '"
з::
'" ..
'< '"
;; 2:
'" :>:
с :;,
з:: <s
'" .с
с .,
:>: '"
g
.tj ""
Е =
;: с
.с '"
'" с
'" :>:
., .,
<s ::
Е З::
.. ..
..., '"
с
.. :;,
c :а
....,
'" :>: '"
:=:1 с\
.. с '"
::>;",
'" W""
'"
'"
.....
'"
о
;. :t.;'''''',.У-. .
102
103
В случае отказа выключателя отходящей линии, выбранноrо с учетом
токооrpаничивающеrо действия дуrи, при маловероятных металлических
КЗ на ero зажимах, авария локализуется в пределах одной секции стойки
ми при металлических КЗ вводным и секционным выключателями. Такая
авария не приводит к остановке производства, так как вторая секция OCTa
ется в работе, а ответственные электроприемники либо имеют резервиро
вание в технолоrической части, либо MorYT питаться от любой из секций.
Из табл. 5.16 видно, несколько существенно расширяется возможная
область применения автоматических выключателей в случае учета TOKOO
rpаничивающеrо действия электрической дуrи в месте повреждения.
Выбор по условию селективности. Селективность должна быть
обеспечена между последовательно включенными выключателями в сети
0,4 кВ, между защитой со стороны высшеrо напряжения (ВН) питающеrо
трансформатора 6/0,4 или 10/0,4 кВ и выключателями 0,4 кВ, а также между
выключателем и маrнитным пускателем (или контактором) присоединения.
Селектив1Jость о'.4ежду последователЬ/1O включе1l1IЫ_\tu автОollатиче
СКUМИ выключателя.\IИ. Обеспечивается применением селективных BЫ
ключателей, имеющих вьщержку времени при срабатывании отсечки. Bы
бор рабочих уставок будет рассмотрен в последующих rлавах. Невозмож
но обеспечить селективную работу последовательно включенных неселек
тивных автоматических выключателей, так как время их отключения, He
смотря на различие номинальных токов, примерно одинаково. Селектив
ность автоматических выключателей проверяется сопоставлением их xa
рактеристик на карте селективности. Защитные характеристики, построен
ные с учетом разбросов по току и времени срабатывания, не должны Ha
кладываться или пересекаться. Следует стремиться к схемам сетей с одной
ступенью селективности, например выключатель питания двиrателя He
селективный, выключатель питания сборки, от которой питается двиrа
тель, селективный, а в качестве отключающих аппаратов на вводах в
сборку применять неавтоматические выключатели.
Селектив1Jость релеЙ1JОЙ защиты со стОРОllЫ ВН питающе20 тpaHC
форматора и автшттических выключателей НН. Селективность защиты
трансформатора следует обеспечивать с вводным или хотя бы с секцион
ным автоматическим выключателем КТП 0,4 кВ, а если это невозможно
то с отходящими линиями 0,4 кВ. Селективность достиrается соrласовани
ем тока и времени срабатывания максимальной токовой защиты тpaHC
форматора с отсечками выключателей НН. Это выполняется при выборе
рабочих уставок защит (см. rлаву 8). При выборе автоматических выклю
чателей следует предварительно убедиться, что такое соrласование будет
возможно. Для этоrо автоматические выключатели должны иметь защит
ную характеристику, не превосходящую предельную допустимую, которая
определяется условиями соrласования с предельной по чувствительности
характеристикой зашиты трансформатора.
По условию чувствительности ток срабатывания максимальной TOKO
вой защиты трансформатора /с.з не должен превосходить меньшеrо из двух
значений, определяемых из условий отключения как металлическоrо КЗ,
так и КЗ через персходные сопротивления:
при соединении обмоток трансформатора YJy..
О 867/(3) 0.867 /( (5 4)
/< ' к.МИН ./< к
с.з 1,5 ' с.З 1,2
при соединении обмоток трансформатора .61\f (и трехрелейной схеме
защиты)
/(3)
/ < .
с.з 1,5 '
/(3)
/ < KR
с.З 1,2 '
(5 5)
rде 1,5 и 1,2 наименьшие допустимые значения коэффициента чувстви
тельности максимальной токовой защиты трансформатора при металличе
ском КЗ и КЗ через персходные сопротивления соответственно.
По условию селективности с максимальной токовой защитой тpaHC
форматора (ВН) ток срабатывания отсечки автоматических выключателей
(НН) не должен превосходить значения:
/
/ <....ы.... (5 6)
с.о k H . C '
[де k H . C коэффициент надежноети соrласования, принимается по
табл. 5 17 или выражению (5 7)
k k
k р.б И.б
н с '
. kр.мkи.мkступ.м
(5 7)
rде k р . б коэффициент, учитывающий разбросы срабатывания отсечки aB
томатическоrо выключателя в сторону увеличения, принимается по спра
вочным данным; kp.M коэффициент, учитывающий разброс срабатывания
реле защиты трансформатора в сторону уменьшения, принимается равным
0,96; k и . б и k И . М коэффициенты, учитывающие неточности измерений при
наладке ниже и вышестоящей защиты, принимаются соответственно paB
ными 1,02 и 0,98; kступ.м коэффициент, учитывающий поrpешность тока
срабатывания реле защиты трансформатора относительно уставки по шка
ле, учитывается только для реле PT 80 и РТВ со ступенчатой реryлиров
кой, принимается равным 0,95 и 0,9 соответственно.
Следует отмстить, <JTO в условии (5 6) не учитывается, что при КЗ в
сети 0,4 кВ через защиту трансформатора может протекать сумма токов КЗ
и наrpузки неповрежденных линий 0,4 кВ /Harp' Это может вызвать излиш
Нее отключение трансформатора при редких особо неблаrоприятных слу
чаях, коrда ток КЗ настолько мал, что защита отходящей поврежденной
104
линии находится на rpани срабатывания, а значение ZHarp достаточно вели
ко. Чтобы учесть этот режим, из правой части неравенства (5 6) следовало
бы вычесть значение ZHarp'
Однако вероятность Toro, что ток КЗ будет меньше тока срабатывания
защиты, невелика, поскольку расчеты ведутся с учетом переходных сопро
тивлении. Имея также в виду, что ток срабатывания защиты трансформа
тора по ус овию несрабатывания в режимах пуска и самозапуска электро
двиrателеи обычно получается больше, чем по условию соrласования, а
также наличие некоторых расчетных запасов в коэффициенте k H . c , для уп
рощения расчетов и с целью предотвращения неоправданноrо завышения
уставок защиты влияние тока наrpузки на работу последующих защит в
сети 0,4 кВ обычно можно не учитывать.
Таблица 5,17
Рекомендуемые значения k H . C
Тип автоматическоrо BЫ Реле защиты трансформатора
ключатсля РТ 40, цифровая РТ 80 РТВ
защита
АВМ 1,2 1,25 1,35
А3100 1,25 1,3 1,3 1,4
А3700, ВА 1 ,3 1 ,4 1,5 1,55
«ЭлектРОЮ) 1,45 1,5 1,6
По ус овию селективности с резервной максимальной токовой защи
тои нулевои последовательности, устанавливаемой в цепи нейтрали тpaHC
форматора с низшим напряжением 0,4 кВ, ток срабатывания отсечки aBTO
матических выключателей отходящих линий 0,4 кВ не должен превышать
значения:
Z(l)
Z <........!SL
c'O kk '
ч Н.С
(5 8)
[ д е Z(l) Ф
KR минимальныи ток одно азноrо КЗ после трансформатора с уче
том токооrpаничивающеrо действия электрической дyrи в месте КЗ (пере
ходных сопротивлений (R п 15 мОм); k ч наименьший коэффициент чув
ствительности защиты, для фильтровых защит принимается равным 1,5;
k H . C то же, что в выражении (5 6).
Если требуется применить автоматический выключатель, у KOToporo
[С,О больше, чем определяется условием (5 8), то для обеспечения селек
тивности с токовой защитой нулевой последовательности трансформатора
этот выключатель должен иметь либо выносную релейную, либо BcтpoeH
ную защиту от однофазных КЗ. По условиям дальнеrо резервирования Ta
кими защитами предпочтительно оборудовать автоматические выключате
' . '"L ". -
f
!
105
ли всех отходящих от шин КТП 0,4 кВ линий, при этом условие (5 8) не
учитывается,
При наличии маломощноrо аварийноrо reHepaTopa 0,4 кВ также сле
дует обеспечить селективность защитыl отходящих линий 0,4 кВ и макси
мальной токовой защиты reHepaTopa. Максимальный допустимый ток cpa
батывания отсечек автоматических выключателей отходящих линий мож
но определить из условия их соrласования с предельной по чувствительно
сти характеристикой защиты reHepaTopa.
Пример 5 1. Для условий примера 2 2 опрсделить, какие из автоматических BЫ
ключатслей серии А3700 и ВА отходящих от rлавных шин 0,4 кВ линий будут селек
тивны с защитой трансформатора со стороны ВН, имеющей независимую от тока xa
рактеристику и выполненной с помощь реле РТ 40 или цифровоrо терминала.
Р с ш е н и е. 3начения токов К3 на шинах 0,4 кВ для проверки чувствительности
защиты трансформатора: 1 3 ин 22,7 кА, 1 12 кА.
При соединении обмоток трансформатора У 'У- ток срабатывания ero макси
мальной токовой защиты нс должен превышать меньшеrо из значений, определяемых
условием (5 4): 1 0 . з :S 0,867 22,7/ 1,5 13,1 кА; 1 0 . з :S 0,867 . 11,7/ 1,2 8,45 кА, OKOH
чательно 10.з :s 8,45 кА. Следовательно, можно применить автоматические выключате
ли, ток срабатывания отсечки которых не превышаст 1начения 1 0 . 0 :S 8,45/ 1,4 6 кА.
При этом [)о условию (5 8) селективности с токовой защитой нулевой последов:iтель
нuсти трансформатора все выключатели, имеющие 10.0? 6,6/ (1,5' 1,4) 3,1 кА следует
применять с встроенной или выносной защитой от однофазных К3 (6,6 кА ток OДHO
фазноrо К3 за трансформатором, см. рис. [ll 1, 6).
При соединении обмоток трансформатора ./)"Jy. ток срабатывания ero защиты не
должен превышать значений, определяемых по формуле (5 5): 1 0 . з :S 22,7/ 1,5 15 кА;
lс. з :S 11,7/ 1.2 9,75 кА. окончательно 10.з :s 9,75 кА. Следоватсльно, можно применить
автоматические выключатели, ток срабатывания отсечки которых не превышает
1 0 . 0 :S 9,75/ 1,4 7 кА. По условию селективности с токовой защитой нулевой последо
вательности трансформатора встроенную или выносную защиту от однофазных К3
должны иметь выключатели, у которых 10.0? 11,7/ (1,5' 1,4) 5,57 кА (11,7 ток OДHO
фазноro К3 за трансформатором, кА, см. рис. П 1 1, б).
Пример 5 2. Определить, какие выключатели серий А3700 и ВА отходящих ли
ний селективны с защитой аварийноrо reHepaTopa 0,4 кВ, параметры KOToporo приведе
ны в примере 2 5. reHepaTop имеет максимальную токовую защиту с независимой xa
рактериетикой, выполненную с помощью вторичных реле типа PT 40.
Реш е н и е. Определяем уетановившийся ток трехфазноro К3 на зажимах reHe
ратора. К3 на зажимах соотвстствует режиму предельноrо возбуждения. Для этоrо
случая в при мере 2 5 определены ЭДС и сопротивление reHepaTopa: E,'W 4000 В,
X''W 322,7 мОм. Установившийся ток трехфазноrо К3 по формуле (2 35):
(3) 4000
1 . 7,16 кА. Ero можно оп р еделить также по вы р ажению (2 40 ) :
к>: JЗ'322,7
1 3 ОК3.1.в.прсд .1".с 0,63.10.1,138 7,16 кА.
Ток срабатывания максимальной токовой защиты reHepaTopa не можст превышать
106
значения /c.,:s 7,161 1,5 4,77 кА. Следовательно, для защиты отходящих линий МОЖНО
применить выключатели, ток срабатывания отсечки которых не IIревышает
/с.о :s 4,771 1,4 3,4 кА. Влияние персходных сопротивлений на значение тока К3 здесь
не учтено, поскольку оно несущественно.
Селектuв1l0сть автоматuчеСКО2О вЫКЛlОчате.7Я u .Ha211Uт1l020 пYCKa
теля (котпактора) прuсоедUllеllUЯ. При КЗ в цепи данноrо при соединения
начинают одновременно действовать защита выключателя и отключаться
пускатель (контактор) вследствие исчезновения напряжения на втяrиваю
щей катушке, ВО избежание приваривания контактов пускателя раньше
должен отключиться выключатель. Такое селективное отключение обеспе
чивается для всех выключателей, имеющих малое время отключения (АП,
А3100, А3700Б, А3700Ф, ВА51, ВА52, ВА53, ВА54). ДЛЯ неселективных
выключателей АВМ, полное время отключения которых составляет 0,06 с,
а также для выключателей «Электрон» эта селективность обеспечивается
только в случае применения пускателей (контакторов) IV и V величин.
б. ВЫБОР УСТАВОК АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
ЭЛЕктРодвиrАТЕЛЕЙ
Токовая отсечка. Токовую отсечку выключателя отстраивают от
пусковоrо тока электродвиrателя, который состоит из периодической co
ставляющей, почти неизменной в течение Bcero времени пуска, и апе
риодической составляющей, затухающей в течение нескольких периодов.
В каталоrах приводится только значение периодической составляющей
пусковоrо тока [пуск.дв' Несрабатывание отсечки при пуске электродвиrате
ля обеспечивается выбором тока срабатывания по выражению:
[с.о 1,05k,kak/I1ycK.JJ1' == kH/IlYCK.JIB'
(6 1)
[де k H == 1 ,05k з k а k р коэффициент надежности отстройки отсечки от пуско
Boro тока электродвиrателя; 1 ,05 коэффициент, учитывающий, что в
нормальном режиме напряжение может быть на 5% выше номинальноrо
напряжения электродвиrателя; k з коэффициент запаса; ka коэффициент,
учитывающий наличие апериодической составляющей в пусковом токе
электродвиrателя; kp коэффициент, учитывающий возможный разброс
тока срабатывания отсечки относительно уставки.
Для приближенных расчетов принимают значение пусковоrо тока
электродвиrателя равным каталожному, а коэффициентов по табл. 6 1.
Электромаrнитные расuепители выключателей серий А3100, А3700,
ВА, АП 50, АЕ20 имеют собственное время срабатывания примерно
5 10 мс и поэтому реаrируют на апериодическую составляющую пусково
[о тока электродвиrателя. Собственное время срабатывания расцепителей
107
выключателей серии АВМ составляет 20---40 мс, однако их массивный
якорь приходит в движение при кратковременном броске апериодическоrо
тока и по инерции может отключить выключатель, даже если длительность
броска тока меньше собственноrо времени срабатывания расцепитсля. По
лупроводниковый расцепитель серии МТЗ 1 также реаrирует на апериоди
чес кую соетавляющую пусковоrо тока. Соответственно значение ka для
этих расцепитслей принимают равным 1,4.
1,1
I
i
!\
т а б л и Ц а 6.1
Значения коэффнциентов ДJIЯ расчета тока срабатывания отсечки автомати
ческнх выключате."lей, станавлнваемых в цепях элекТl ОДВНl"атедей
Автоматический Расцепитель k з ka kp k H
выключатель
А3700; А3790 РП 1,3 1,5
ВА Полупровод БПР 1,0
никовый РМТ
«Электрою) 1,35
MТ3 1 1,4 2,2
АВМ 1,1 1,1 1,8
А311 о; АП 50; А3700; Электромаrнитный 1,4 1,3 2,1
ВА; АЕ20
А3120; А3130; А3140 1,15 1,9
1I
!!
I
I
,
Полупроводниковые расцепители серий РП, БПР и РМТ не реаrируют
на апериодическую составляющую пусковоrо тока в течение одноrо пе
риода, причем за это время она почти полностью затухает, Соответственно
значение ka принимают равным 1.
Токооrpаничивающие ВЫКЛЮ<Jатсли с полупроводниковым расцепите
лем имеют две отсечки: одну с реrулируемой на полупроводниковом pe
ле уставкой; друrую электромаrнитную с нереrулируемой уставкой.
Первая выбирается, а вторая проверяется по условию (6 1).
Для точных расчетов следует определить значения [пуск.дв и ka с уче
том влияния сопротивления внешней сети, что позволяет уменьшить зна
чение [с.п. Определяется суммарное индуктивное и активное сопротивле
ние всей цепи, включая элеКТРОДВИl"атель:
X L == Х ВН + Х дв ; r L == r BH + 1j{B
(6 2)
Определение составляющих сопротивления внешней сети (энерrосис
темы, понижающеrо трансформатора, кабелей) до зажимов электродвиrа
теля Х НН и r BH приведено в I"лаве 2. Индуктивное сопротивление двиrателя
при пуске Хдв находят, исходя из каталожноrо значения пусковоrо тока
Двиrателя [пускшт по выражениям:
108
и
z == Н.ДВ
ДВ r:;
" 3/ I1ус к.к.,
Х ДВ == z; r;B'
(6 3)
(6А)
Активное сопротивление двиrателя r дв определяют ориентировочно
по выражению:
r дв '" (0,2 +О'3)ZДВ'
Определяют отношение:
X L == Х ВН + Х ДВ
(6 5)
(6 6)
r L r BH + r дв
по которому находят значение ka так же, как значение ударноrо коэффици
ента при расчетах токов КЗ (см. rлаву 2).
Определяют значение пусковоrо тока электродвиrателя с учетом
влияния внещней сети:
1 1 ZДВ
"УСК.ДВ пуск. кат I 2 . ( 6 7)
V(rBH + rдв) +( Х ВН + Х дв )2
В производственных условиях значение I"уск.дв рекомендуется опре
делять опытным путем, а значение ka как указано выше, учитывая в BЫ
ражении (6 3) опытные значения I"уск.дв и напряжения на зажимах двиrате
ля.
Коэффициент чувствительности отсечки при КЗ на выводах электро
двиrателя должен быть:
k(2) == I О, 867 I > l1k '
ч Iс.о Iс.о , р'
1 (1)
k(l) ==...Jili..>llk
ч Iс.о , р'
1(2) 1(\)
[де KR и KR соответственно минимальныи ток двухфазноro и однофаз
Horo КЗ на выводах электродвиrателя с учетом токооrpаничивающеrо дей
ствия электрической душ (переходных сопротивлений R п == 15 мОм); 1,1
коэффициент запаса; kp коэффициент разброса срабатывания отсечки по
току (см. табл. 6.1).
При отсутствии данных о разбросе произведение 1,lkp (нормируемый
коэффициент чувствительности) рекомендуется принимать не менее
1,4-----1,5.
При недостаточной чувствительности отсечки к междуфазным КЗ BЫ
полняют одно из следующих мероприятий: уточняют значение I с . о с уче
том влияния сопротивления внещней сети на пусковой ток электродвиrа
(6 8)
(6 9)
",;iZ...r .r ,,
f
\;I
li
109
теля; применяют друrой тип автоматическоrо выключателя; увеличивают
сечение кабеля, но не более чем на одну две ступени; пересматривают
первичную схему и место подключения электродвиrателя; применяют BЫ
носную релейную защиту.
При недостаточной чувствительности отсечки к однофазным КЗ дo
полнительно к указанным выполняют следующие мероприятия: применя
ют кабели друrой конструкции (с нулевой жилой, алюминиевой оболоч
кой); прокладывают дополнительные зануляющие метаШJИческие связи;
применяют автоматический выключатель со встроенной защитой от OДHO
фазных КЗ; устанавливают специальную выносную релейную защиТУ от
однофазных КЗ; возлаrают отключение однофазных КЗ на защиту элек
тродвиrателя от переrpузки (зависимый элемент расцепителя), Последнее
хоть и допускается ПУЭ, однако, наименее предпочтительно, так как cy
щественно затяrивает отключение КЗ. Ток срабатывания встроенной или
выносной защиты от однофазных КЗ принимают равным 0,5 1 номиналь
Horo тока электродвиrателя, коэффициент чувствительности этих защит
должен быть не менее 1,5 [1].
Защита от переrpузки. Ток срабатывания защитЫ от переrpузки оп
ределяется из условия возврата защиты после окончания пуска или caMO
запуска электродвиrателя:
jj
'1
I
'i
l'
1 k H 1
с.П T Н.ДВ' (6 10)
В
[де k H коэффициент надежности, учитывающий некоторый запас по току,
неточности настройки и разброс срабатывания защиТЫ; k B коэффициент
возврата защитЫ.
Защита от переrpузки считается эффективной, если
Iс.1I == (1,2 + 1,4 )/ н . дв ' (6 11)
Для выключателей с' тепловым и электромаrнитным (комбинирован
ным) расцепителем условие (6 10) обеспечивается автоматически при BЫ
боре номинальноrо тока расцепителя по условию (5 2). Наилучщая защита
от переrpузки обеспечивается, если удается подобрать выключатель,
имеющий Iн.расц == Iн.дв' В этом случае, имея в виду, что для термобиметал
лических тепловых реле kB==I, ток срабатывания защиты (поrpаничный ток)
составит:
, Iс." == kн/н.расц == kн/ н . дв ,
[де k H равен кратности тока Iс.п!lн.расц (1,15 дЛЯ АЕ20, А3700; 1,25 дЛЯ
А31 00, АП 50; 1 ,2 1,35 дЛЯ ВА51 в зависимости от типа).
Номинальный ток тепловоrо расцепителя и ток срабатывания защиты
от переrpузки при температуре воздуха, отличной от нормированной, оп
ределяется по выражениям:
110
111
I... расц 1 I... расц [1 +k. (t.. t)];
нальному току реле МТЗ l'c.lI Ic.n/ I... мтз , Ток срабатывания реrулируется в
пределах (О,8..;.2)/... мтз , Поэтому выключатель можно выбирать из условия
1 н . мтз '? I... дв '
Для выключателей «Электрон» с реле РМТ на шкале реrулировки BЫ
ставляется номинальный ток максимальной токовой защиты МТЗ. Ero зна
чение в 1,25 раза меньше тока срабатывания и может реrулироваться в
пределах (0,80""'1,25)1 Н.б. Поскольку шкала откалибрована в относительных
единицах, кратных номиналЫlOму базовому току, то с учетом полученноrо
значения Iс.n выставляется уставка I c . n ! (1,25/...б)' Выключатель следует BЫ
бирать так, чтобы Iн.б 1,99/ н . дв / (1,25' 1,25) 1,27/ н . дв '
Поскольку зависимые расцепители автоматических выключателей
А3134, А3144, АВМ и «Электрон» не MorYT эффективно защищать элек
тродвиrатель от переrpузки, их используют как резервную защиту. Защита
от переrpузки осуществляется либо с помощью тепловых реле, устанавли
ваемых в двух фазах (при наличии маrнитных пускателей или KOHTaKTO
ров), либо с помощью выносной релейной защиты.
Для автоматических выключателей серии А3700 с полупроводнико
вым расцепителем РП k B 0,97""'0,98; k 1,15..;.1,2. Соответственно k..
l,l(1,15..;.1,2) 1,27..;.1,32; по формуле (6 10) определяем Iс.n (1,3..;.1,36)/н.дв'
На шкале реryлировки выставляется номинальный рабочий ток расцепите
ля Iн.раб. Ero значение в 1,25 раза меньше Iс.n и может реrулироваться в
пределах 0,8..;.1,25 базовоrо номинальноrо тока Iн.б. Чтобы иметь в6змож
ность защиты при любом полученном значении I c . n , следует выбрать BЫ
ключатель с базовым номинальным током в пределах от I н . б
1 ,361н.дв/(1,25хl,25) 0,87 I н . дв до Iн.б 1 ,3/ н . дв / (0,8' 1.,25) 1 ,3/ н . дв ' При этом
номинальный ток расцепителя (им считается наибольшее значение Iн.раб
по шкале) 1н.расц (1,09..;.1,6)/ н . дв '
Для автоматических выключателей серии ВА с полупроводниковым
расцепителем БПР k B 0,97-'--O,98; k 1,08";' 1 ,2. Соответственно
kH 1,1 (1 ,08""'1 ,2) 1, 19 1 ,32; по формуле (6 1 О) находим I с . n
(1,23 1,36)/н.дв' На шкале реrулировки выставляется номинальный ток
расцепителя. Ero значение в 1,25 раза меньше [с... и может реrулироваться
в пределах (0,63""'1,0)/... B . Чтобы иметь возможность защиты при любом
полученном значении le.n, следует выбрать выключатель с номинальным
током в пределах от 1...в I,36/...дЛI,0'1.25)::::1,09/н.дв дО
I...B 1,23/H.ДB/(O,63'1,25):::: 1,61 н . дв '
При выборе уставки Iн.расц для выключателей со ступенчатой реrули
ровкой расчетное значение Iн.расц 1 c . n /1,25 может получиться несколько
большим ближайшеrо меньшеrо имеющеrося на шкале значения. В этих
(6 12)
1с.lI' Iс.1I [1 + k, (t.. t)], (6 13)
rдe k l температурный коэффициент, для А3700 равен 0,005, для А3 1 00
0,0065; (.. нормированная температура окружающей среды, ДЛЯ А3700
принимается 40 0 С, дЛЯ А31 00 25 0 С; t действительная температура OK
ружающей среды, ОС.
ДЛЯ автоматических выключателей А3134 и А3144 условие (6 11)
обычно не выполняется, защита от переrpузки не эффективна. Это вызвано
тем, что кратность тока срабатывания отсечки этих выключателей HeДOCTa
точна для отстройки от пусковых токов двиrателей, поэтому приходится
увеличивать номинальный ток расцепителя. Ток срабатывания отсечки по
условию (6 1) с учетом кратности пусковоrо тока 6 7 должен быть не Me
нее Iс.о 1,9(6..;.7)/ н . дв (11 ,4..;. 13,3)/...дв. Учитывая, что I с . о 7Iн.расц следует
выбирать выключатель, имеющий, I".расц Iс.0I7 (11 ,4..;.13,3)/".дв/ 7
(1,6""'1,9)/ н . дв , при этом Iс... 1,25(1,6..;.1,9)/".дв (2..;.2,4)/... дв .
Все друrие выключатели с комбинированным расцепителем, приме
няемые для защиты электродвиrателей, имеют кратность срабатывания OT
сечки по отношению к номинальному току тепловоrо расцепителя, равную
1 О или более, поэтому для них отстройка от пусковых токов обычно не BЫ
зывает заrрубления защиты от переrpузки.
Для автоматических выключателей АВМ и «Электрою) разбросы тока
срабатывания и низкий коэффициент возврата защиты от переrpузки также
приводят к ее заrpублению и необходимости увеличивать номинальный
ток расцепителя по отношению к номинальному току двиrателя.
Для выключателей АВМ с электромаrнитными расцепителями k..
ki 1,1' 1, 1 1,2 (k, и k соответственно коэффициенты запаса и раз
броса срабатывания заЩИТЬJ от переrpузки); коэффициент возврата pacцe
пителя АВМ зависит от времени от начала срабатывания, в конце хода
якоря он составляет 0,5-'--0,6, в середине около 0,7; ток срабатывания за
щиты от переrpузки по формуле (6 10): I с . п (2..;.2,4)/ н . дв ' Учитывая, что ток
срабатывания этой защиты реrулируется в пределах (1,25..;.2,00)/н.расц, что
бы иметь возможность выставить любую уставку тока, вплоть до макси
мальной, следует выбирать выключатели, имеющие 1 н . расц 1,2/... дв '
Для выключателей «Электрон» с полупроводниковыми расцепителя
ми MTЗ 1 и РМТ имеем kB 0,75; k в зависимости от сочетания влияющих
на разброс факторов составляет 1,15..;.1,35. Соответственно k H 1,1'(1,15..;.
1,35) 1,27""'1,49, по формуле (6 10) находим Iс.n (1,69..;.1,99)/...дв'
Для выключателей «Электрою) с реле MTЗ 1 на шкале реrулировки
выставляется ток срабатывнияя в относительных единицах, кратных номи
1.
' [ !.
"
1I
'1
111
1I
1;
111
11
!;
I
,1
I
:1
.1
'1
I
'
Тип выключателя Расцепитсль k з k' kH kз- k k B
Р
А3700; АЕ20; 1,15 1
А3110; АП 50; тепловой 1,25 1
ВА51; ВА52 l,2 1,35 1
АВМ Электро . 1,1 1,1 1,2 0,5.....0,7
маrНИПIЫЙ
А3700 ,= РП 1,1 1,15 1,2 1,27 1,32 0,97.....0,98
I :;;
О
Ао МТЗ 1;
«Электрон}) t:: :.: 1,1 1,15 1,35 1,27 1,49 0,75
>.= РМТ
<:; :I:
О
ВА о БПР 1,1 1,08 1,2 1,19 1,32 0,97.....0,98
(1)
k (l) I KR > 3'
ч ,
Iс.1I
(6 15)
Ilb
,1'11
1,10
I
ШII
I!
1, \ill
1\111
I
!; I
1,
I
I
I!'
11
l'
I
11'1
112
113
Таблица 6.2
Значения коэффициентов для расчета тока срабатывання защиты
от переrрузки автоматических выключателей
rpузки обеспечивается для всех выключателей, кроме АВМ, если он YCTa
новлен в цепи двиrателя с тяжелым пуском. В этом случае требуется во
избежание излишних отключений выключателя заrpублять защиту от пе
реrpузки по току, принимая Iс.n 2/н.расц, а иноrда вообще выводить ее из
работы заклиниванием анкерной скобки часовоrо механизма, предвари
тельно проверив чувствительность отсечки при однофазных КЗ.
ДЛЯ особо ответственных электродвиrателей, отключение которых
при переrpузках недопустимо, защита от переrpузки (если она требуется)
выполняется с действием на сиrнал.
Проверка чувствитеЛЬ/lOстll при однофаЗIIЫХ К3. Если для отключе
ния однофазных КЗ используется защита от переrpузки, то проверяется ее
чувствительность.
По ПУЭ шестоro издания [l] значение коэффициента чувствительно
сти при однофазном КЗ на зажимах электродвиrателя должно быть:
для невзрывоопасной среды и выключателей с реrулируемой защит
ной характеристикой
случаях во избежание чрезмерноrо заrрубления тока срабатывнияя защиты
от переrpузки следует исходить из Toro, что при определении Iс," по фор
муле (6 1 О) можно несколько уменьшить начение k H . При определении
k H k з k можно значение k з принять от 1 до 1,1, имея в виду, что приве
денные выше значения коэффициента разброса k указаны для наиболее
неблаrоприятных и достаточно редких сочетаний влияющих на разброс
факторов.
Если кабели питания требуют защиты от переrpузки, то дополнитель
но учитывают условия (4 9) 4 13).
Значения k H и k B для расчета тока срабатывания защиты от переrpузки
автоматических выключателей приведены в табл. 6.2.
для невзрывоопасной среды и выключателей с нереrулируемой за
щитной характеристикой
[(1)
k l) 3; (6 16)
1 н.расц
Выбор вре,\tени срабатывания. Время срабатывания защиты от пере
rpузки принимается из условия несрабатывания защиты при пуске или ca
мозапуске электродвиrателя:
( с . 1I (1,5 + 2)t nycK ' (6 14)
для взрывоопасной среды
1(1)
k l) 6. (6 17)
1 Н.расц
Для новых И реконструируемых установок следует учитывать требо
вания недавно изданной rлавы 1.7 ПУЭ седьмоrо издания [2], введенной в
действие с 1 января 2003 [ода. Соrласно этим требованиям время отклю
чения однофазных КЗ не должно превышать 0,4 с. Практически это озна
чает, что однофазные КЗ должны отключаться токовой отсечкой или спе
циалыlOЙ встроенной или выносной защитой. Для стационарных электро
приемников, питающихся от распределительных щитов, допускается YBe
личение времени отключения до 5 с при условии, что полное сопротивле
ние защитноrо проводника между rлавной заземляющей шиной и распре
делительным щитом не превышает значения, Ом
50.z пт /И н , (6 18)
[де ( е '" время срабатывания защиты при токе, равном пусковому; t nycK
длительность пуска или самозапуска.
Время срабатывания защиты от переrpузки при токе 6lH.paCII реrулиру
ется для автоматических выключателей с полупроводниковыми расцепи
телями А3700, ВА53, ВА54, «Электрон}) в пределах от 4 до 16 с, дЛЯ АВМ
от 2 до 4 с. Для выключателей с комбинированным расцепителем оно не
реrулируется и составляет 8 20 с в зависимости от I н . расц . Длительность
пуска электродвиrателей при леrких условиях пуска составляет 0,5 2 с,
при тяжелых 5 10 с. Таким образом, несрабатывание защиты от пере
[де ZПТ полное сопротивление петли фаза нуль, ом; Ин номинальное
фазное напряжение цепи, В; 50 падение напряжения на участке защитно
ro проводника между rлавной заземляющей шиной и распределительным
щитом, В.
114
115
Пример 6 I, Уточнить тип, номинальный ток и ток срабатывания отссчки aBTOMa
тИчсскоrо выключатсля ссрии А3100, установлснноrо на отходящсй от шин О 4 кв ли
нии питания Э;lсктродвиrателя мощностью 75 кВт, с номинальным током 135'А и пус
ковым 865 А. Элсктродвиrатсль питастся трсхжильным кабслсм с алюминиевыми жи
лами валюминисвой оболочкс сеченисм 3 х 95 мм 2 длиной 110 м, шины 0,4 кВ питают
ся T трансформатора мощностью 630 кВ.А (tJ./v-, и. 5,5%), подключенноrо к мощ
нои энсрrосистсмс (Х с О,lх т ),
Реш с н и е. По формуле (6 1) имеем 1 с . о 1,9 . 865 1650 А, принимасм автомат
А3144 с номинальным током комбинированноrо расцспителя 250 А и уставкой отссчки
1750 А По rрафикам рис. ПI 2, в приложения находим ток К3 на зажимах двиraтсля
1(3)
.R 3,5 кА, ток однофазноrо К3 опрсдсляем по кривым рис. ПI 9, в для четырех
жильных кабслсй в алюминисвой оболочке с учетом поправочноrо коэффициснта 1 15'
1(1) 2 3/ 1 1 ' .
.R ' , 5 2 кА Нормирусмыи коэффициент чувствитсльноети отссчки
k'l I,I'I,15 1,27, фактичсский коэффициснт чуветвитсльноети k(2) О 87.3 5/1 7 5 1 74
ч , " ,
достаточен, k l) 2/ 1,75 1,14 недостаточсн.
П овсряем возможность установки автомата типа А3134 с болсс чувствитсльной
защитои. Уточним ток срабатывания отесчки с учетом влияния внсшней ссти
По табл. 2А XT 13,5 мОм; rT 3,4 мОм; xc 0,1 . XT 1,35 мОм. По формулс (2 11) имс
см: Х. з о057 . 110 6,25 мОм; r. 0,405 . 110 44,55 мОм. По (6 3) (6 5) и месм:
Zдв ..[з. 865 0,253 OM 253 мОм; r дв 0,25'253 63 мОм; Х ДВ ..] 25з2 632 245
мОм. Суммарнос сопротивлсние цспи: ч 1,35 + 13,5 + 6,25 + 245 266 мОм; r:;:
3,4 + + 44,55 + 63 111 мОм. По соотношению Х:;:/ r:;: 266/ 111 2,4 находим ka 1,27.
По формулс (67) 1 865.253
ПУСК.ДВ ..] 2 760 А. Уточнснное значснис тока ерабаты
111 + 2662
вания отссчки по формуле (6 1): I c . o 1,05 . 1,1 . 1,27' 1,15' 760 1280 А Следователь
но, можно примснить автомат А3134 с комбинированным расцспителем 200 А в YCTaB
кой отссчки 1400 А Тоща k(2) О 87 . 35/ 1 4 2 2 k(l) 2/ 1 4 1 43
ч , , , " ч , , достаточно
Вывод: вмссто автомата А3144 1 250 А .
".расп следуст примснить автомат А3134
I".расп 200 А
пуска для полностью заторможенных электродвиrателей. Для секционноrо
выключателя rлавноrо щита 0,4 кВ значение [сзп принимается 0,6 0,8 пол
Horo тока самозапуска через ввод; для отдельных сборок [СЗII принимается
приближенно равным сумме пусковых токов электродвиrателей и друrой
наrpузки сборки, участвующих в самозапуске; для питающеrо трансфор
матора максимальный рабочий ток принимается равным номиналыюму
току трансформатора [раб.макс [".Т'
Отмстим, что В аналоrичных (7 1) выражсниях для расчста релсйной защиты
трансформаторов и линий электропередач в сстях напряжением вышс 1000 В обычно в
знамснатслс учитывают коэффициснт возврата рслс защиты. Это вызвано нсобходимо
стью обсепечить возврат защиты в условиях, Korna она запускается во врсмя отключе
ния К3 нижсстоящсй (предыдущсй) защитой, а послс отключсния К3 черсз рассматри
васмую 1ашиту протекаст ток самозапуска элсктродвиrателсй. В сетях 0,4 кВ врсмена
отключсния таких К3 нс прсвышают 0,2 ,3 с, а ток самозапуска после таких персры
вов питания не прсвышаст 0,5 полноrо тока самозапуска электродвиrателсй из затор
можснноrо состояния (см. rлаву 12). Наибольший ток самозапуска BccrJIa будст послс
значительно болсе ДЛИТСJIЬНЫХ псрсрывов внсшнсrо элсктроснабжсния, однако в этом
случае раесматривасмая защита нс работаст «На возврате», поэтому во избежанис сс
излишнсrо зarрубления коэффициснт возврата можно нс учитывать.
При отсутствии самозапуска электродвиrателей или для наrpузки без
пусковых токов (электрическое отопление, печи) k сзп 1, ka 1, и ток cpa
батывания
[с.о k,J раб.ма.с'
(7 la)
7. ВЫБОР УСТАВОК АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
ПИТАНИЯ СБОРОК И ЩИТОВ
rде k" принимается для выключателей А3700, ВА, А311 О, АП50, АЕ20
равным 1,5; «Электрон» 1,6; дЛЯ А3120, А3130, А3140, АВМ 1,35;
[раб.макс принимается с учетом допустимой переrpузки источника питания,
например для трансформатора допускается аварийная переrpузка на зо
40%, соответственно [раб.макс (1,3-71,4)[н.т,
2. Несрабатывание при полной наrpузке щита (сборки) и пуске наибо
лее мощноrо электродвиrателя:
[с.о k" ( [рабмакс i + [пуск.макс) , (7 2)
п l
[де k H то же, что в (7 1); L[раб.максi сумма максимальных рабочих TO
1
ков электроприемников, питающихСЯ от щита или сборки, кроме двиrателя
с наибольшим пусковым током [пуск.макс .
3. Несрабатывание защитЫ питающеrо секцию ввода (например, ввода
секции [ на рис. 1 1) при действии устройства АВР секционноrо выключа
теля, подключающеrо к этой секции или вводу наrpузку друrой секции
(секции 2 на рис. 1 1), потерявшей питание:
Выбор тока срабатывания отсечки. Выполняется по приводимым
ниже условиям, из которых принимается наибольшее полученное значе
ние.
1. Несрабатывание при максимальном Р абочем токе 1 С
раб.макс учетом
ero увеличения в k сзп раз при самозапуске электродвиrателей:
[ 1 05k k k k [ k k [
С.О , зар сзп раб.макс н СЗIl раб.макс , (7 1 )
[де k H 1,05k з k а kp коэффициент надежности, принимается по табл. 6.1.
Ток самозап у ска 1 k 1
сзп сзп раб.макс определяется из расчетов самоза
i'
I
'1
I
1,
I
1
I
,1
'1
i
"" ... '-r ' '. "O'
116
117
1:
I
1,
"
]:
1 > ( . )
с,о k и 1 сзlI2 + k'/ раб ,максl , (7 3)
[де k и то же, что в (7 1); 1 сзп2 максимальный ток самозапуска секции,
потерявшей питание и включающейся от АВР; 1раб.маКСl максимальный
рабочий ток не терявщей питание секции; k коэффициент, учитываю
щий увеличение тока двиrателей не терявшей питание секции при сниже
нии н апряжения вследствие подключения самозапускающейся наrpузки
друrои секции, при преимущественно двиrателыlOЙ наrpузке принимается
равным 1,5, при небольшой доле двиrательной наrpузки принимается paB
ным 1,0.
4. С rласование с отсечками выключателей отходящих от щита (сбор
ки) линии с целью предотвращения отключения автоматическоrо выклю
чателя питания щита (сборки) при КЗ за выключателем отходящей линии
коrда обе защиты MOryT находиться на rpани срабатывания (в целях упро
щения ток наrpузки сборки не учитывается):
kи,б и k и . м пренебреrаем). Если выполнение условия (7А) при водит к Heдo
пустимому снижению чувствительности защиты, то принимают понижен
ные значения k H . C '
5. Для селективных выключателей с трехступенчатой защитной xa
рактеристикой учитывается дополнительное условие. Для селективноrо
отключения КЗ на отходящей от сборки (щита) линии выключателем этой
линии ток MrHoBeHHoro срабатывания третьей ступени защиты 1 с . мrи пи
тающеrо сборку (щит) выключателя должен бьпь больше максималЫlOrо
расчетноrо тока КЗ за выключателем отходящей от сборки (щита) линии
1 (3) .
к-р .
l'
i
I1
!
1с.о kи.Jс.о.JI ,
(7 4)
1 1 (3)
с.м.-и > К.р" (7 5)
Для обеспечения селективности во всем диапазоне возможных токов
КЗ значение 1 J принимают равным максималыlOМУ току металлическоrо
КЗ I?2акс' Если с неселективными отключениями при редких металличе
ских КЗ можно не считаться, то 1 3J принимают равным наиболее вероят
ному (среднему) току КЗ 1?2 р ' определяемому по выражению (2 5), Если
условие (7 5) не выполняется, то вместо выключателя отходящей от сбор
ки (щита) линии (или одновременно с ним) отключится питающий сборку
(щит) выключатель.
Для выключателей А3790С 1 с . мrи 20 кА (действующее значение), дЛЯ
ВА55 и ВА75 1 c . MrH зависит от номинальноrо тока и составляет 2()...45 кА
(см. табл. 5 1 О). При проверке селективности необходимо убедиться, что
расчетный ток КЗ за нижестоящими выключателями отходящих линий не
превосходит указанных значений. Снижение тока до этих значений обычно
обеспечивается при построении схемы с помощью сопротивлений питаю
щих сборку кабелей или с помощью установки на отходящих от сборки
(щита) линиях токооrpаничивающих выключателей. Если условие (7 5) не
выполняется, а неселективные отключения недопустимы, то либо приме
няют друrой тип автоматическоrо выключателя, либо вместо встроенной в
выключатель защитЫ применяют выносную релейную.
Для выключателей серии «Электрою) Ic,MrH 2,21с.о. С учетом условия
(7 5) получаем, что для селективноrо отключения КЗ ток срабатывания oт
сечки этих выключателей должен быть не менее:
1с.о kpk/?J /2,2 , (7 6)
[де kp коэффициент разброса, равен 1,35; I J расчетный ток КЗ в точке
за нижестоящим автоматическим выключателем, селектиВНо с которым
должен работать выключатель «Электрою); ky ударный коэффициент при
КЗ в той же точке, учитывается только при применении выключателя
l'
11
,
I к
i :
(11'
':
[де k H . C коэффициент надежности соrласования, принимается равным
1,3 1,5; 1 с . о .л наибольший из токов срабатывания отсечек выключателей
отходящих линий, при параллельной работе этих линий (3 и 4 на рис. 7 1)
принимается равным сумме токов срабатывания отсечек их выключателей.
Рис. 7 1. К условию соrласования ТОКОВ срабатывания защиты
Точное значение kH,c можно определить, учитывая, что из за разбросов
ток срабатывания отсечки выключателя отходящей линии увеличивается в
k р . б раз, а выключателя питания сборки уменьшается в k Р аз: k
р.М н.С
k р . б k и . б / (k p . M kи,м), rде kи,б и k и . м то же, что в выражении (5 7). Напри
мер, при соrласовании отсечки питающеrо сборку выключателя серии
АВМ (разброс :J: 10%, k р . б 1 + О, 1 1,1) с выключателем отходящей линии
А3120 (разброс Н5%, kp,M 1 0,15 0,85) kH,c "" 1,1/ 0,85 1,3 (значениями
,1
!
118
11
119
«Электрон)} с реле МТЗ 1, реаrирующим на апериодическую составляю
щую тока.
Если защита с выбранным по условию (7 6) током срабатывания OT
сечки не обладает достаточной чувствительностью при КЗ, то вместо MaK
симальноrо тока металлическоrо КЗ в (7 6) подставляют значение среднеrо
(наиболее вероятноrо) тока КЗ, не считаясь с редкими случаями неселек
тивных отключений при металлических КЗ. Если чувствительность при
этом все же недостаточна, то следует уменьшить ток срабатывания отсеч
ки, не считаясь с требованием селективности (если это допустимо в данной
электроустановке), или выполнить релейную защиту на вторичных реле.
ЧувствuтеЛЬ/lOсть отсечек при КЗ проверяют по выражениям (6 8) и
( 6 9 ) [ (2) 1 (1)
, в которых KR И KR соответственно минимальныи ток ДBYX И OДHO
фазноrо КЗ на защищаемом щите (сборке). При питании от маломощных
[енераторов и небольшой электрической удаленности точки КЗ
(Х. расч < 0,65) чувствительность защиты от междуфазных КЗ, действующей
с выдержкой времени, проверяется при установившемся токе трехфазноrо
КЗ.
При недостаточной чувствительности выполняют такие же мероприя
тия, как и при защите электродвиrателей. Кроме Toro, можно уменьшить
номинальный ток питающеrо сборку автоматическоrо выключателя, oт
ключив от нее часть электродвиrателей и подключив их на друrие сборки.
или разделив сборку на две или более частей с самостоятельными линиями
питания (очень эффективное мероприятие, см. пример 7 1); отключать при
самозапуске часть электродвиrателей или обеспечить их поочередный ca
мозапуск.
Выбор времени срабатывания отсечки. Если выключатели отходя
щих от сборки (щита) линий неселективные, то на выключателе питания
сборки устанавливают минимальную уставку по шкале времени. Если BЫ
ключатели отходящих линий селективные, то выдержка времени ВЫКJIюча
теля питания сборки (щита) определяется по выражению:
lС.О.IЮСJI kpt . lс.О.I1рсд + [и.посл ,
(7 8)
[де (с_о_nоел И (c.o.npen вьщержки времени срабатывания отсечки выключа
телей последующеrо, расположенноrо ближе к источнику питания, и пре
дыдущеrо, расположенноrо дальше от источника питания соответственно;
(И-'lOСЛ время инерционноrо выбеrа последующеrо выключателя, прини
мается по табл. 7.1; k p [ коэффициент, учитывающий разбросы времени
срабатывания, принимается равным 1,15.
I!'
ij
1,
Таблица 7,]
1 "
"
l'
.! I
11;
1
3начення времени инерционноrо выбеrа защиты
се.'1еКТИВIlЫХ автоматических выключателей
Уставка Длитсльность Время
Тип времсни протскания тока, инерционноrо
автоматическоrо срабатывания при которой выбеrа (и, с
выключатсля отссчки (с.о> с нс срабатывает
выключатель, с
А3700С 0,1 0,05 0,05
0,25 0,17 0,08
0,4 0,32 0,08
0,25 0,1 0,15
«Электрон» 0,45 0,3 0,15
0,7 0,55 0,15
0,1 0,05 0,05
ВА55, ВА75 0,2 0,15 0,05
0,3 0,25 0,05
!]
I
1:,
;
(с_о (с_о.л + /';.( ,
(7 7)
Защита от переrрузки. Уставки и чувствительность защиты рассчи
тываются так же, как для электродвиrателей, однако вместо Iн,дв учитыва
ется Iраб.макс' Для защиты вводов от трансформаторов принимают Iраб.макс
(1,0+1,4)/ и . т с учетом допустимой переrpузки трансформаторов. Время
действия защиты (е.з задается при токе самозапуска I сзn или токе
п 1
L I раб_максi + I"уск.макс И принимается в 1 ,5 2 раза больше длительности ca
1
мозапуска или пуска электродвиrателей.
Если защита от переrpузки используется для отключений однофазных
КЗ, то необходимо:
для электроустановок, введенных в работу до 2003 rода, проверить
(1)
ее чувствительность по выражениям (6 15), (6 16), (6 17), в которых [KR
ток однофазноro КЗ на защищаемой сборке (щите);
для новых и реконструируемых электроустановок следует учиты
вать требования недавно изданной rлавы 1.7 ПУЭ седьмоrо издания [2],
11,
1 1
; 1 "
1:;
1 1
l'
'
[де (с,о.л вьщержка времени срабатывания отсечки выключателя отходя
щей от сборки (щита) линии; /';.( ступень селективности, слаrается из Bpe
мени инерционноrо выбеrа (в течение KOToporo еще возможно отключение
выключателя после прекращения КЗ), разброса и запаса, принимается для
выключателей А3700С, ВА55, ВА75 равной 0,1.....(),l5c; для серии (<3лек
трою) 0,2.....(),25 с; дЛЯ АВМ 0,1 5.....(),2 с.
Выдержки времени срабатывания отсечки последовательно включен
ных разнотипных селективных выключателей можно выбирать по выраже
нию:
1;
'i
.1
l'
"
iii
1:
;
!!
,ill
"1
I
"1
!
120
введенной в действие с 1 января 2003 [ода, и обеспечить отключение oд
нофазноrо КЗ с временем не более 5 с.
Встроенная защита от однофазных кз. Встроенной защитой от oд
нофазных КЗ MorYT снабжаться (по заказу) автоматические выключатели
серии ВА с полупроводниковым расцепителем БПР. Ток срабатывания за
щиты не реrулируется и составляет (O,5 I)IH.paeu, время срабатывания paB
но времени срабатывания отсечки в определяется условиеr.j (7 7), отдель
ная рукоятка реrулировки времени отсутствует.
Применение этой встроенной защиты от однофазных КЗ дЛЯ выклю
чателей питания щита (сборки) не всеrда возможно, так как отсутствие pe
rулировки тока срабатывания не позволяет соrласовать ее с токовыми за
щитами нулевой последовательности (при их отсутствии с отсечками aB
томатических выключателей) отходящих от щита (сборки) линий и OT
строить ее от несимметричной наrpузки (о выборе уставок защиты см.
rлаву 9). Это может при водить к неселективным отключениям щита (сбор
ки) при однофазных КЗ на отходящих линиях, а также и в рабочих режи
мах. Указанную встроенную защиту от однофазных КЗ дЛЯ вводных BЫ
ключателей щитов (сборок) рекомендуется применять в следующих случа
ях: если ток срабатывания защит нулевой последовательности (при их OT
сутствии токовых отсечек выключателей) отходящих от щита (сборки)
линий не превышает O,4IH.pacI! вводноrо выключателя; на вводных выклю
чателях щитов (сборок) неответственных электроустановок, если неселек
тивные отключения допустимы. В остальных случаях для отключения oд
нофазных КЗ следует использовать выносную токовую релейную защиту
нулевой последовательности, токовую отсечку выключателя или зависи
мый элемент расцепителя.
Пример 7 l, Рассчитать уставки защиты автоматичсскоrо ВЫКЛЮЧатсля А3794С
питания сборки для схемы рис. 7 2, а. Сборка Питастея двумя параллсльными кабс.'IЯ
ми сечснием 3х 185+ 1 х50 с алюминиевыми жилами валюминисвой оболочкс длиной
160 м. К ней подключсны шссть двиrатслсй мощностью по 40 кВт, с номинальным TO
ком 79,3 А и пусковым 555 А. Двиrатели служат для привода цснтробсжных насосов и
не подвержены псрсrpузке. В цспях двиrателсй установлены выключатсли АЕ2056,
имеющие номинальный ток 100 А и ток срабатывания отссчки 1200 А. аз сборки до
двиrателей проложсны кабсли есчснисм 3х35+ 1 х 16 длиной по 1 О М. Одноврсмснно MO
ryT работать, а также участвовать в самозапускс все двиraтсли. Шины 0.4 кВ питаются
от трансформатора мощностью 630 кВ.А (b.JY-, и К 5,5%), подключенноrо к мощной
энсрrосистеме (xc О,lх т ).
Реш с н и е. Опрсдслим ток самозапуска двиrатслсй с учетом влияния сопротив
лсния внешнсй сети. Сопротивлснис элемснтов схемы: трансформатора Х Т 13,5 мОм,
У т 3,4 мОм; питающей систсмы ХС 1,35 мОм; двух ilaРаллсльных кабслсй питания
сборки по формуле (2 11) Х к l 0,056 . 160/2 4,48 мОм, У к l 0,208 . 160/2 16,6 мам;
шести параллельных кабслей от сборки до двиrатслей Х к 2 0,061 . 1 О/ 6 0,1 мОм,
Yк2 1,1 '10/6 1,83 мОм; шести самозапускающихся двиrателей по формулам
..""...
121
i,
щ $
0/,./(6
АJ7!Ж:
i
I1
!!
!!
1.
li,
','
11
11
'\
'!
I
Рис. 7 2, Схсма к примсру 7 1: а до рсконструкция; 6 послс реконструкции
i!
(6 3) (6 5 ) Znв.экв 380.10З /(JЗ'555.6) 66 мОм, rдв.экв 0,25 . 66 16,5 мОм,
6 62 16 52 63 9 мОм. Ток самозапуска шссти двиraтелсй найдсм по фор
ХДВ.'ЭКВ "
мулс (6 7):
/сзп 6.555.66/ (3,4+16,6+1,83+16,5)2 +(1,35..-13,5+4,48+0,1+6з,9)2 2400A.
Ток срабатывания отссчки выключателя А3794С: по условию (7 1) /с.о?:. 1,5 . 2,4 3,6
кА, по условию (7А): /с.о?:. 1,5' 1,2 1,8 кА, принимаем /с.о 3,6 KA. Токи трехфаз
Horo и однофазноrо К3 на сборкс с учетом псреходных сопротивлении (см. рис. Пl 2,
в и ПI 9, в) составляют соответствснно 5,7 и 4,3 кА. Чувствительность отсечки Heдoc
таточна: при двухфазном К3 k i1 0,87' 5,7/3,6 1,38, т. е. мсньшс 1,43; при однофаз
ном k 4,3/3,6 1,19. т.с. меньшс 1,43.
Для повышсния чувствительности защить[ можно выполнить одно из peKOMCHДO
ванных выше мсроприятий: перссмотрсть схему питания сборки. Разделим эту сборку
на две отдельныс сборки (от каждой из которой будут питаться по три двиrателя), пи
танис каждой из них осущсствим по одному из существуюших кабелей от отдсльных
выключатслей (рис. 7 2, 6). Сопротивление каждоrо питаюшеrо кабеля до сборки co
ставит Хкl 8,96 мам; Укl 33,2 мОм. Сопротивлсние трех параллельных кабслей от
сборки до двиrатслей Х к 2 0,2 мОм; У к 2 3,66 мОм. Сопротивлеиие трех еамозапус
кающихся двиrателей ZДВ-ЭКВ 132 мОм, rдв.экв 33 мОм, Хдв.ЭКВ 127,8 мОм. Ток caмo
запуска трсх двиrателей составит 1300 А, ток срабатывнияя отсечки выключателя
А3794С [с.о 1,96 кА. Токи К3 на сборке / 4,0 кА, / 2,8 кА. Коэффициснт
чувствительности при двухфазном К3 k i1 0,87' 4,0/1,96 1,77; при однофазном К3
1,1
:r
1,
l'
,
,
I
[;
I
:'
.....
I1
122
123
k 2,8/ 1,96 1,43 достаточсн. Ток срабатывания защиты от псрсrpузки по усло
вию (6 10) можст быть принят [с.п (1,1 . 1,2/0,97) . 3' 79,3 323 А, а номинальный
рабочий ток полупроводниковоrо раецспитсля (уставка по шкалс) [".раб 323/ 1,25
260 А.
Выбирасм для установки в схему ВЫКлючатсль А3794С с номинальным током
раецспителя 400 А. базовым номинальным током 320 А, номинальный рабочий ток KO
Toporo рс['улирустся в прсдслах 250---400 А, а ток срабатывания отссчки в прсдслах
(2 10)[".раб. Рабочис уставки для наладки: ток срабатывания защиты псрсrpузки 323 А
(уетавка по шкале номинальноrо рабочеrо тока 260 А), врсмя срабатывания принимасм
10 с при токс 1300 А из условия отстройки от длительности самозапуска. Ток срабаты
вания отсечки принимасм 1960 А (уставка по шкале 1960/260 7,6), врсмя срабатыва
ния по условию сслективности 0,1 с.
Провсрясм выполнсние условия (7 5). Ток MrHOBeHHoro срабатывания выключатс
ля А3794С составляст 20 кА, что большс максимальноrо тока трсхфазноrо металличс
cKoro К3 на сборкс, значснис KOToporo по кривым рис. Пl 2, в составляст 5,3 кА. Таким
образом, условие (7 5) выполнястся.
а) 6(10) кВ
1 CfIIO
IЛ 1
2 IT/B I
На первый взrляд кажется странным, что в примере 7 1 с помощью
разделения наrpузок удалось обеспечить необходимуlO чувствительность
защиты ведь суммарное сечение, длина и наrpузка кабелей не измени
лись! Указанный эффект получился в результате электрическоrо удаления
места КЗ на сборке, при котором уменьшение тока КЗ из за влияния Пере
ходных сопротивлений существенно меньше, чем уменьщение тока caMO
запуска. В самом деле, ток самозапуска уменьшился в 1,85 раза, а мини
мальный ток трехфазноro КЗ в 1,42 раза. Этот пример показывает, Ha
сколько значительно схемное рещение влияет на возможности осуществ
ления защиты сети.
3
б) 1
l с . з l
'.... I
: -<1 :
t
С.о 1
lс о lс.з fЗ)
кмакс
2) 1
5c
4с
l с . з
1 1
lс 3 lсо l соrл fЗ)
кмакс
130,4 кв
J1'З)
1 макс
I
1,'
в) 1
l с . з
!
li
5с
; ,
, '
;1'
I
lс.о lс.з
1,
l'
I
1,1
;Ii
/1'
l'
I
I
1.
J
1I
I
I
I
1,
I
Il
\!
il
t
С.о
8. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА И ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАЩИТЫ НА
ВВОДНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯХ КТП
Рис. 8 1. Соrласованис рслсйной защиты трансформатора с автоматичсскими
выключателями 0,4 кВ: а поясняющая схема; б, в, 2 карты сслсктивности защит
Соrласование защит трансформатора и выключатеJIей со стороны
0,4 кВ. Необходимо обеспечить селективность последовательно включен
ных защит выключателей отходящей от шин КТП линии, секционноrо и
вводноro КТП, трансформатора со стороны ВН. ДЛЯ этоrо уставки защит
выключателей 0,4 кВ соrласуются между собой по выражениям (7А) и (7
8). Защиту трансформатора соrласуют с вводным или хотя бы с секцион
ным выключателем, а если это невозможно (см. далее) то с выключате
лями отходящих линий.
Для наrлядности соrласования используют карты селективности (рис.
8 1), на которых строят времятоковые характеристики соrласуемых защит,
при этом токи приводят К одному напряжению, 'например к 0,4 кВ. Селек
тивность должна быть обеспечена при любых значениях тока вплоть до
[ (3)
максимальноrо тока металлическоrо трехфазноrо КЗ К.маке за нижестоя
щим защитным аппаратом, или, по крайней мере, до наиболее вероятноrо
расчетноro значения тока КЗ, определяемоrо по формуле (2 5).
Соrласование релейной защиты трансформатора, имеющей независи
мую от тока выдержку времени, выполненной с помощью реле типа РТАО
и РВ или цифровых терминалов любых серий (характеристика 1), с защит
ными характеристиками автоматических выключателей 0,4 кВ показано на
рис. 8 1, б. Максимальная токовая защита трансформатора обычно имеет
Выдержку времени l е . з примерно 1 с. Как видно из характеристик, соrласо
вание возможно только в области токов, превышающих ток срабатывания
отсечки выключателя 0,4 кВ.
Соrласование релейной защиты трансформатора, выполненной с по
мощью реле типов PT 80, РТЕ и имеющей зависимую от тока выдержку
124
времени (характеристика 2) с заЩИПIЫМИ характеристиками выключателей
типов А3790, «Электрою>, ВА и подобных (характеристика 3) показано на
рис. 8 1, в. Максимальная токовая защита трансформатора имеет выдержку
времени (е.з на независимой части характеристики не более 1 2 с, что COOT
ветствует времени срабатывания реле РТВ и PT 80, равному 5 10 с при TO
ке срабатывания. За расчетное время принимается 5 с при токе срабатыва
ния. Это время меньше, чем время срабатывания защиты автоматическоrо
выключателя в конце зоны переrpузки, которое составляет оБыноo более 5
10 с. Поэтому, как видно из рис. 8 1, в, соrласование также возможно толь
ко В области токов, превышающих ток срабатывания отсечки.
В указанных случаях уставки срабатывания релейной защиты тpaHC
форматора по условию соrласования с заЩИПIЫМИ характеристиками aB
томатических выключателей КТП определяют по выражениям:
I с . з с. kH.Jc.o;
(8 1)
(е.з с. (е.о + /';.( ,
(8 2)
[де k H . e коэффициент надежности соrласования, принимается по табл.
5.17; lе.о и (е.о соответственно ток и время срабатывания отсечки aBTOMa
тическоrо выключателя, с защитой KOToporo производится соrласование;
/';.( ступень селективности, для электромеханической защиты с независи
мой характеристикой принимается 0,4----0,5 с, для защиты с зависимой от
тока характеристикой принимается в независимой части характеристики
0,5.....0,6 с, в зависимой не менее 1 с; для цифровых защит 0,3.....0,4 с.
В задании на наладку защиты время (е.з задается: для защиты с неза
висимой характеристикой при токе 1 с . з (или 2/ с . з ); для защиты с зависи
мой характеристикой при токе 1 32aKC или 1 32p за автоматическим BЫ
ключателем, с защитой KOToporo производится соrласование.
Выражение (8 1) является только одним из условий выбора тока cpa
батывания защиты трансформатора. О друrих условиях (отстройки от MaK
сималыюrо рабочеrо тока с учетом самозапуска электродвиrателей, обес
печения чувствительности защиты) см. работу [39].
Соrласование релейной защиты трансформатора, выполненной с по
мощью реле типов PT 80, РТВ и имеющей зависимую характеристику, с
автоматическими выключателями 0,4 кВ серии АВМ показано на
рис. 8 1, 2. Время срабатывания защиты от переrpузки этих выключателей
при токе, близком к току срабатывания отсечки, не превышает 4 с, Т.е.
меньше, чем время срабатывания защиты трансформатора в начале защит
ной характеристики. Поэтому ток срабатывания защиты трансформатора
может быть принят равным или даже несколько меньше тока срабатывания
отсечки автомата, важно лишь обеспечить соответствующие ступени ce
лективности по току и времени в любых точках защитных характеристик.
. . ,
i,
125
11
!
Пример 8 I, Выбрать уставки максимальной токовой защиты трансформатора,
установлснной со стороны ВН и выполненной в двух фазах на рсле PT 80, по условию
соrласования с защитной характсриетикой выключатсля ABM 20CB, установлснноrо
со стороны 0,4 кВ трансформатора. Мощность трансформатора 1000 кВ'А, и. = 5,5%,
YJy.., ВЫКЛЮЧатель ABM 20CB имсст номинальный ток расцспитсля 1600 А, уставки
/с.п= 3000 А, t с . п = { макс (по шкалс), /с.о= 8 кА, { с . о = 0,4 с.
Р с ш с н и с. Принимасм характеристику реле РТ 80 защиты трансформатора с
выдсржкой врсмсни 1 с на нсзависимой части характеристики (см. работы [13, 39],
справочники по релс защит). Время срабатывания защиты от персrpузки выключатеЛЯ
АВМ при токе 8 КА нс прсвышаст 4 с (рис, 8 1, 2). Назовсм ток, при котором защита
трансформатора срабатывает в течение 4 с, током соrласования. Для надсжноrо соrла
сования защит ток соrлаеования, с одной стороны, должсн быть равсн /сосл = k H . C /с.о =
= 1,25/ с . о , С друrой стороны, по принятой защитной характеристике реле PT 80 ycтa
навливаем, что в течение 4 с защита сработает при кратности тока в реле 150%, таким
образом, /соrл = 1,5/ с . з . Приравнивая правыс частИ получснных уравнений, имеем
/с.з = (1,25/ 1,5)/с.о = 0,83 . /с.о = 0,83 . 8 = 6,7 кА. По 1ащитной характсристикс реле
строим характсристику 1ащиты трансформатора: при 1,5 кратном токе (1,5 . 6,7 = 10
кА) реле сработает за 4 с; при двухкратном токе (2 . 6,7 = 13,4 кА) за 2 с; при Tpex
кратном токе (3' 6,7 = 20 кА) за 1,2 с; при чстырехкратном токе (4' 6,7 = 26,8 кА) за
1 с. Построив характсристику защиты трансформатора, убеждаемся, что ступени ce
лсктивности по врсмсни вполне достаточны: при токе 8 кА примсрно 6 4 = 2 с, при
максимальном токе К3 за выключателем АВМ (24 кА) 1 0,4 = 0,6 с. Контрольные точ
ки для наладки защиты трансформатора: /с.з = 6,7 кА (0,4 кВ); t с . з = 1 с при токе 24 кА;
t с . з :::: 5 с при токе 8 кА (0,4 кВ); t с . з :::: 4 с при токе /соrл = 1,25 . 8 = 1 О кА (0,4 кВ). Выбор
тока срабатывания электромаrнитноrо элемента реле РТ 80 здесь не рассмаТРИЕастся.
Коэффициент чувствительности зашиты при междуфазных К3 чсрсз псреходные
сопротивления даже при питании от мошной энерrосистемы (Хс= О,lх т ) близок к мини
мальному допустимому значению: для отссчки автомата k = 0,87' 12/8 = 1,3, для
защиты трансформатора k = 0,87' 12/6,7 = 1,56. Поэтому при выборе тока срабаты
вания максимальной токовой защиты трансформатора часто отказываются от соrласо
вания с защитой BBoJIHoro выключателя АВМ, а учитывают только условия отстройки
от максимальноrо рабочеrо тока, самозапуска электродвиrателей и соrласованИЯ с за
щитами отходящих от шин 0,4 кВ линий.
I'r
il
1I
1"
ii
I
I!'
11
I1
i:
.,
'1
"
1I
I
"
i l
I
1.
1I
I
I
1,
I
1
I
I
I
I
i
!:
При защите трансформатора со стороны ВН высоковольтными предо
хранителями номинальный ток плавкой вставки обычно выбирают из yc
лов ия I н . ве :::: 2/ н .т- Селективность проверяют аналоrично, сопоставляя за
щитные характеристики высоковольтноrо предохранителя (с учетом воз
можноrо 20% Horo разброса срабатывания по току) и автоматических BЫ
ключателей 0,4 кВ.
Особенности защиты КТП с вводными выключателями АВМ.
Выключатели АВМ имеют слишком высокий нижний предел и малый
диапазон реrулирования тока срабатывания отсечки (8 1 О кА). Из за этоrо
в большинстве случаев невозможно обеспечить чувствительность отсечек
секционноrо и вводноrо автоматических выключателей КТП при КЗ через
,
Jj
126
переходные сопротивления и их селективность с релейной защитой тpaHC
форматора со стороны ВН.
Пример 8 2. Выполним анализ 1ащИТ КТП с двумя трансформаторами мощно
стью 630 кВ'А, иK 5,5%, номинальный ток трансформатора со стороны 0.4 кВ /II_Т
910 А (см. рис. I 1). Вводный и сскционный выключатсли КТП типа ABM 15C (HO
минальный ток расцепителя 1000 А) имсют защиту от псрсrpузки и отссчку со елс
дующими прсдслами рсryлирования: /с.1I 1250 2000 А, lс.1I 1"1111 l ср ' макс (по ШКа
ле), что еоотвстствует примсрно 2 4 с на нсзавиеимой части характсриетики защиты от
персrpузки; /с_о 8...1 О кА, l с _ о 0,4"'0,6 с. Исходя из прсдслов рсrулирования уставок,
условий селсктивности сскционноrо и BBonHoro выключатслсй и наилучшсй отстройки
от токов самозапуска, можно однозначно, бсз расчстов, принять слсдующис уставки: на
ескционном выключателе /с_п 1500 А, lс_п l ср , /с_о 8кА, l с . о 0,4 с; на вводном /с.lI
2000 А, l с . п '"ако. /с_о 1 О кА, l с _ о 0,6 с. Характеристики защит показаны на рис. 8 2.
t , ,
\-2 \
1\ \ I
1\\ 1 'i.... \
I \ l\.. I
: rк. I ....
l'
I '\ I I .....
I ' 1',
I ;..... + ....
I 1
i
с
8
б
4
2
2
10 хА
4
Б
в
Рис. 8 2. Карта селсктивности защит к примсру 8 2:
штриховыс линии возможныс характсристики максимальной токовой
зашиты трансформатора со стороны ВН; / сскционный автомат; 2 вводный
Со стороны BbleoKoro напряжения MOryт быть уетановлсны максимальные TOKO
выс защиты с нсзависимой или 1авиеимой характсристикой. В общсм случас их ток
срабатывания, выбранный с учстом отстройки от токов самозапуска и соrлаеования с
зашитами отходящих линий 0.4 кВ, можст составлять (2 5)/H.T; время срабатывания
обычно составляет нс болсс 1 с на незавиеимой части характсристики (рис. 8 2)_
Как видно из привсдснных характсристик, 1ащита со стороны BbIcoKoro напряжс
ния нссслсктивна нс только С вводным, но дажс с ескционным ВЫК;Jючателем АВМ. В
рсзультатс при возникновснии К3 на одной из секций 0,4 кВ (или отходяшсй линии при
отказс автомата линии) может отключиться один трансформатор, а послс АВР друrой
(в соврсмснных схсмах выполняют запрет АВР при К3 на шинах). При одностороннсм
питании и К3 за сскционным автоматом такжс возможно поrашснис весй подстанции.
Увеличенис тока срабатывания защиты трансформатора с цслью обсспечения сслск
тивности с сскционным автоматом приводит для защиты с нсзависимой характсристи
кой к нсдопустимому снижению чувствитсльности защиты, для зашит с зависимой xa
...... ..
,!
...
-,1
127
;111
рактсрИСТИКОЙ к чрсзмерному увсличснию тока срабатывания (до 6 /II_Т), при котором
чувствительность защиты находится на прсделах допустимых значсний, а при питании
от маломошной систсмы нижс нормы.
Чувствитсльность отссчки вводноrо и сскционноrо автоматов при К3 на шинах
чсрсз псрсходныс сопротивлсния нс оБССllсчивастся дажс при питании от мощной
энерrоеистемы: для BBoJIHoro k 0,867' 9,8/ 10 О,Х5, что мсньшс 1,21; для секцион
Horo k 0,1;67' 9,8/ 8 1,07, т.с_ мсньшс 1,21.
!:
Поэтому от соrласования защиты трансформатора с этими выключа
телями приходится отказываться и соrласовывать ее только с защитами
отходящих от шин 0,4 кВ линий. При этом релейная защита трансформа
тора обладает более высокой (по сравнению с вводным и секционным BЫ
КЛlOчателями) чувствительностью и обеспечивает отключение минималь
ных токов КЗ через переходные сопротивления.
Иноrда для повышения чувствительности отсечки вводноrо и секци
oHHoro выключателей АВМ используют реrулировку за пределами заво
дской шкалы уставок, с помощью которой удается снизить ток срабатыва
ния до 7 кА. В установках с малым током самозапуска для обеспечения ce
лективности защиты секционноrо автомата с защитой трансформатора из
часовоrо механизма защиты от переrpузки вынимают анкерную скобку, а
уставку по шкале времени (и тока) принимают максимальной. При этом
защита от переrpузки превращается в селективную отсечку с малым током
срабатывания, время срабатывания которой в зависимости от тока COCTaB
ляет: при /е.п 0,7 1,5 с; при 1,25/ с _ п 0,5 с; при 1,9/ с _ п 0,3 с; при 2,5/с.11
0,2 с.
Защита от переrpузки 'Этих выключателей имеет слишком малое время
срабатывания (2---4 с на независимой части характеристики) и низкий KO
эффициент возврата (0,5.....0,6), что может при водить к излишним отключе
ниям при самозапуске электродвиrателей. В этом случае принимают MaK
симальную уставку этой защиты по току и времени, а иноrда вообще BЫ
водят ее из работы (см. также rлаву 6).
Особенности защиты КТП с вводными выключателями «Элек
трон». Расцепители этих выключателей имеют высокий нижний предел
реrулирования тока срабатывания отсечки, большие разбросы срабатыва
ния и низкий коэффициент возврата. Это приводит к заrpублению тока
срабатывания защиты от переrpузки, не позволяет в некоторых случаях
обеспечить чувствительность отсечки и ее селективность с защитой тpaHC
форматора со стороны ВН.
Значение тока MrHoBeHHoro срабатывания третьей ступени зашиты
слищком мало (2,2/ с . о ), Поэтому выполнить одновременно требования ce
лективности с защитами отходящих линий 0,4 кВ и чувствительности за
щиты также не удается. Например, ток срабатывания отсечки /с_о по усло
вию (7 6) селективности с защитами отходящих линий 0,4 кВ должен быть
i
i i
i'
,.
i
,11
'
i!
.[
i
:\
i
J
128
129
Пример 8 3. Для ехсмы на рис. 1 1 выбрать вводный и секционный выключатели
КТП типа «3лектрон» с реле РМТ и рассчитать их уетавки исходя из условия наи
меньших нееелективных поrашений кт. Мощность трансформаторов принять
1600 кВ'А, соединение обмоток Дl'f, I... т 2300 А, ток самозапуска наrpузки 5 кА.
Сопротивление питающей энерrосистемы ХС О,lх т . Отходящие линии оснащены BЫ
ключателями А3790. Наибольший ток срабатывания отсечки отходящих линий 2,5 кА,
время срабатывания 0,1 е.
Реш е н и е, Ток срабатывания защиты от переrpузки BBoJIHoro выключателя по
формуле (6 10) IС,II 1,1 . 1,35' 2300/ 0,75 4550 А. Уетавка номинальноrо тока МТ3
1".м1'3 4550 / 1 ,25 3640 А. Подходит выключатель 340В с номинальным базовым TO
ком 1".6 4000 А, уставка номинальноrо тока по шкале 3640/4000 ::;; 0,9. Уставку по
шкале времени принимаем 4 с при токс 61... мтз , что достаточно для отстройки от дли
тсльности самозапуска наrpузки [по характеристике на рис. 5 3 выключатель при токе
5 кА (кратности 5/3,64::;; 1,4) отключится через 200 с].
Ток ерабатывания селективной отсечки BBoJIHoro выключателя по условию Hcepa
батывания при еамозапуекс (7 1) I с . о 2: 1,6 . 5 8,0 кА; по условию соrласования с OT
сечками выключателей отходящих линий (7А) Iс,о 2: 1,5 . 2,5 3,75 кА.
Далее рассматриваем условие селективности (7 6) с защитами отходящих от шин
КТП линий 0,4 кВ. Учитывая, что металличсских К3 почти не бывает, обеспечиваем
селективность только при наиболсе вероятном расчетном токе I 32p' значенИе KOToporo
определястея по формуле (2 5). По кривым рис, ПI I, а, б находим токи К3 в начале
отходящих линий (практически это К3 на шинах КТП): 1 32aKC 38 кА, I l 13,5
кА. По формуле (2 5) l (38 + 13,5)/2 25,8 кА. Torna по формуле (7 6) Ico 1,35 .
25,8/12,2 15,8 кА.
Окончательно принимаем 1 с . о 15,8 кА, уетавка по шкале 15,8/3,64 4,3. Чувст
вительноеть отсечки не обеспечивается: k 0,87 . 13,5/15,7 0:75, Т.е. меньше 1,48.
Поэтому возлаrаем отключение этих К3 на релейную защиту трансформатора со CTOpO
ны ВН. Ток ее срабатывания, рассчитанный по условиям неерабатывания при макси
мальном рабочем токе е учетом самозапуска электродвиrателсй и еоrласования с защи
тами отходящих от шин 0,4 кВ линий по выражениям, приведенным в работе [391, eo
етавляет 7,5 кА, а чувствительность (при трехрелсйной схеме защиты) k 13,5/ 7.5
18 т. с. больше 1,5.
, 'Учитывая малую вероятность возникновсния К3 в начале отходящих от КТП ли
ний и значительно большую вероятность возникновения К3 на сборках (сборки l 4 на
рис. 1 1) и отходяших от сборок линиях, иноrда обеспечивают селекТlШНОСТЬ BBoJIHoro
выключателя по условию (7 6) только при К3 на этих сборках. В этом случае в выраже
ние (7 6) подставляют значсние тока К3 1 32aKC или l 32p при К3 на ближайшсй (элек
трически) от КТП сборке.
Отмстим, что сели не учитывать условис (7 6) селективности BBoJIHoro выключа
теля 340В с защитами отходящих от КТП линий, то ток срабатывания ero отсечки
можно было бы снизить от 15,7 КА до 8 кА. Однако по шкале можно выставить только
3' 3,64 10,9 кА.
Определяем ток срабатывания защиты от переrрузки еекционноrо выключателя,
считая, что через Hero проходит 0,7 номинальноrо тока трансформатора: I с . 1I
1.1 . 1,35 . 0,7' 2300/ 0,75 3190 А. Уставка номинальноrо тока МТ3 1".,",T3 3190/
/1,25 2500 А. Делаем вывод, что подходит выключатель 325В, имеющий номиналь
ный базовый ток 1...6 2500 А. Уетавка номинальноrо тока по шкале равна 1. Время
срабатывания принимаем 4 с при токе 61 11 . мтз (по характеристикам на рис, 5 3 при
мерно 100 с при токе 5 кА).
Ток срабатывания селективной отесчки еекционноrо автомата по условию (7 1)
Iс 02: 1,6 . 0,7 . 5 5,6 кА, по условию (7А) 1<'02: 1,5 . 2,5 3,75 кА. Принимаем мини
мальную уставку по шкале, равную 3/...,",тз 3 . 2,5 7,5 кА. Условие селективности с
зашитами отходящих линий (7 6) для еекционноrо автомата не рассматриваем, учиты
вая, что в сравнительно редком режиме работы с включенным секционным выключате
лем важнес обеспечить селективность с защитой трансформатора. Для lToro ток ераба
тывания защиТЫ трансформатора по условию еоrласования с отсечкой секционноrо BЫ
ключатсля придется несколько увеличить, приняв ero равным 8 9 кА, что допустимо по
условию чувствительности.
i
'1
не менее 1,35 . I 3 aKc/ 2,2 0,61 '1 3 aKc' а по условию чувствительности не
более 0,867 'l / 1,5 0,58 'l /, причем l < 1 3 aKC' На практике при
выборе уставок иноrда приходится предпочесть либо селективность дейст
вия, либо обеспечение чувствительности. Для электроустановок, в которых
последствия неселективных отключений очень велики, определяющим при
выборе уставок вводноrо автомата КТП будет условие селективности, а
отключение минимальных токов КЗ на шинах 0,4 кВ и резервирование за
щит отходящих линий возлаrают на релейную защиту трансформатора, yc
тановленную со стороны ВН. При этом от соrласования защиты трансфор
матора с защитой вводноrо выключателя «Электрон» приходится отказать
ся. Для электроустановок, в которых можно не считаться с неселективны
ми отключениями, условия (7 5) и (7 6) не учитывают, определяющим
здесь будет условие чувствительности.
;
ii9
i!
)
I
I
.,
,
1I
с t
I
!:
f,D
1'.
I '1
.1J1J t!
I i
L"t" t1
"'i т-.....,I
T II
I 1I
: l.\... [
20 -Ю кА
I
!.
0,5
, L..
10
,
I
I
Рис. 8 3. Карта селективности защит к примеру 8 3:
1 2 3 автоматы О 4 кВ КТП отходящей линии, сскционный и вводный
, C OTBeTCTBeHHO; 4 максимальная токовая защита трансформатора
Время срабатывания еслективной отсечки выключателей по условию (7 7) при
.
,.
,
ij
!,
: i
'i:
130
нимаем: еекционноrо 0,45; BBOnHoro 0,7 е. Время срабатывания максимальной токо--
вой защиты трансформатора 1 е. Характеристики защит показаны на рис. 8 3.
Особенности защиты КТП с вводными выключателями серии БА.
Защитные характеристики этих выключателей значительно лучше, чем BЫ
ключателей АВМ и «Электрон», поэтому выбор уставок не вызывает за
труднений. К недостаткам относятся большие разбросы тока срабатывания
и отсутствие реrулировки тока срабатывания встроенной защиты от OДHO
фазных КЗ (см. rлаву 7).
9. ВЫНОСНАЯ РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ЭЛЕктРодвиrАТЕЛЕЙ,
ЩИТОВ И СБОРОК
Выносная релейная защита (особенно цифровые терминалы) по cpaB
нению с автоматическими выключателями прямоrо действия сложнее, дo
роже, требует орrанизации оперативноrо тока и более квалифицированно
[о персонала для обслуживания. Поэтому применение выносной релейной
защиты должно быть обосновано.
Защита электродвиzателей от всех видов КЗ и переzрузки (рис. 9 1).
Примеияется, если встроенные в 'автоматический выключатель защиты He
достаточно чувствительны. Токовая отсечка от междуфазных КЗ (реле
КА!, КАЗ) и защита от однофазных КЗ (реле КА4) действуют на отключе
ние выключателя Q (независимый расцепитель УА]) без вьщержки BpeMe
ни. Реле КА4 включено на фильтр токов нулевой последовательности
--N
rvШУ
KM
t:
f{J!.Z ...r)f.i
. К[, 0'1t'1i1, .c:gJ ' YAТ
U-
r. Щ,
I
1<Hf } В
............... схему
KH2 сuzналuзпциu
Рис. 9 1. Релейная защита электродвиrателя от междуфазных и однофазных К3
и переrрузки: KAJ-КA4 реле тока РТАО; КТ реле времени РВ-247;
КL промежуточное реле РП 25; KHI, КН2 реле указательные PY 21fO,5
(в нулевой про вод трех трансформаторов тока) и поэтому реаrирует только
на ток замыкания на землю. Защита от переrpузки (реле КА2) действует с
-::..
1
l :
,
131
выдержкой времени на отключение или на сиrнал (в последнем случае
контакт КТ включается в цепь сиrнализации). Шинки переменноrо опера
тивноrо тока шу питаются от трех независимых источников, при их OT
сутствии применяется постоянный оперативный ток от аккумуляторной
батареи.
Ток срабатывания токовой отсечки определяется по выражению (6 1),
в котором принимается k H 1,4+1,5. Коэффициент чувствительности при
двухфазном металлическом КЗ на зажимах электродвиrателя должен быть
не менее 1,5, допускается ero снижение до 1,2 при КЗ через переходные
k(2) О, 867J 3 ин > 1 5' k(2) О, 867J > 1 2
сопротивления: ч J " ч J , .
с.о C
ТОК срабатывания защиты от однофазных КЗ выбирается из условия
отстройки от тока небаланса фильтра токов нулевой последовательности,
возникающеrо вследствие неодинаковых характеристик трансформаторов
тока, возможной несимметрии напряжений и токов фаз [34, 40]. С учетом
увеличения тока небаланса при пуске электродвиrателя ток срабатывания
защиты принимается равным (О,5+1,0)J н . дв . Поскольку эта защита по прин
ципу действия не требует отстройки от пусковоrо тока электродвиrателя,
то выиrpыш в чувствительности по сравнению с токовой отсечкой получа
ется весьма сушественным. Коэффициент чувствительности при однофаз-
ном КЗ через переходные сопротивления на зажимах электродвиrателя
J(I)
должен быть не менее 1,5: k ....!В.. 1,5.
J с . з
Ток срабатывания защиты от переrpузки определяется по выражению
(6 1 О), в котором принимаются k H 1,05+ 1,1; k B 0,8; время срабатывания
по формуле (6 14).
Поскольку защита должна реаrировать на все виды КЗ, то в сетях с
rлухозаземленной нейтралью нельзя использовать двухрелейную схему
включения трансформаторов тока и реле, если нет специальной защиты от
однофазных КЗ. Например, если в схеме рис. 9 1 исключить реле КА4, то
для обеспечения отключения междуфазных и однофазных КЗ реле КАl,
КА2, КА3 необходимо использовать, как токовую отсечку.
Защита электродвиютелей от од/lOфаЗ1lblХ КЗ (рис. 9 2). Примеияет
ся, если встроенные в автоматический выключатель защиты не обеспечи
вают отключение однофазных КЗ. ДЛЯ защиты устанавливают кабельный
трансформатор тока нулевой последовательности ТТНП типа ТЗЛМ (ТЗЛ,
ТЗР, ТКР и др.), сквозь окно KOToporo пропускают все три фазы кабеля, и
Токовое реле КА типа РТАО с номинальным током 0,2; 2 или 6 А. TpaHC
форматоры тока этих типов имеют очень небольшую мощность, так как в
качестве первичной обмотки имеют только жилы кабеля (один виток). По
этому значение вторичноrо тока сильно зависит от сопротивления вторич
l'
I
'
i'
i
I
1
1
I
....
;jiw........
1
132
133
ТТНП между разделкой кабеля и автоматическим выключателем, а про
водники заземления и зануления подключить помимо ТТНП.
Если надежный источник оперативноrо тока отсутствует, то на прак
тике иноrда применяют упрощенные нетиповые схемы (рис. 9 3).
ной наrpузки (реле и соединительных проводов). Наибольшую мощность
трансформатор тока отдает, если значение сопротивления наrpузки =н
близко к значению BHyтpeHHero сопротивления намаrничивания caMoro
трансформатора тока на холостом ходу ZТf'
Рис. 9 2. Релейная защита электродвиrателя от однофазных К3:
КА реле тока РТ 40; KL llромежуточное реле РП 25;
КН указательное реле PY 21/O,5
Поэтому для обеспечения максимальной чувствительности защиты к
каждому ТТНП подбирают соответствующее токовое реле, имеющее ПОk
ходящее сопротивление. Например, если реле РТАО/О,2 подключить к
трансформатору тока ТЗЛМ, то минимальное значение первичноrо тока
срабатывания получится примерно 8,6 А, к трансформатору тока ТЗРЛ
20 А, к трансформатору тока ТЗЛ 7 А. Таким образом, минимальный
первичный ток срабатывания защиты в зависимости от типа TOKoBoro реле
и трансформатора тока составляет 5 150 А.
ДЛЯ защиты электродвиrателя рекомендуется принимать уставку
[с.з (0,5-.;-1,0)I н . дв ' Коэффициент чувствительности защиты при КЗ на BЫ
водах двиrателя должен быть не менее 1,5. Схема может выполняться на
переменном или постоянном оперативном токе, соответственно подбира
ются и параметры реле KL, кн и независимоrо расцепителя УАт.
Если разделка кабеля выполнена между ТТНП и автоматическим BЫ
ключателем, то для прелотвращения излишних отключений при КЗ на co
седних лини х или от блуждающих токов, замыкающихся на броне кабеля,
заземляющии проводник брони кабеля подсоединяют по бифилярной cxe
ме пропускают обратно сквозь окно ТТНП рядом с кабелем. На участке
между ТТНП и кабельной воронкой изолируют от земли и корпуса ТТНП
металлическую оболочку, броню, концевую воронку кабеля и проводник
заземления. При использовании четвертой жилы кабеля в качестве зану
ляющеrо проводника (например, во взрывоопасных установках) ее следует
подсоедииять так же, как заземляющий проводник брони, или разместить
380 В
ttt
380 В
!
N
t:
кн
.../
в схему
СU2'Н.QЛИJQЧUU
J
11
Рис. 9 3. Схемы нетиповой релейной защиты от однофазных К3
KoeBeHHoro (а) и прямоrо (6) действия
В схеме на рис. 9 3, а для отключения используется междуфазное Ha
пряжение 380 В caMoro защищаемоrо присоединения. Поскольку при ол
нофазном КЗ напряжение может понизиться до 220 В, то независимый
расцепитель УАТ используется на напряжение 220 В это не представляет
опасности для катушки УАТ ввиду кратковременности действия защиты.
В этой схеме защиты нельзя применить обычное токовое реле из за опас
ноети приваривания ero контактов. Поэтому вместо TOKoBoro реле YCTa
навливают реле типа МКУА8 (или подобное), однако ero обмотка перема
тывается. Например, если применить ТТНП типа ТКР, а обмотку реле BЫ
полнить из 85 витков провода ПЭВ диаметром 0,9 1 мм, то первичный ток
срабатывания не превышает 50 100 А. Для повышения коммутационной
способности в цепь отключения включают два контакта последовательно.
Для находящихся в эксплуатации присоединений с выключателями
134
А3130, А3 140 и при отсутствии независимоrо расцепителя можно выпол
нить защиту от однофазных КЗ с помощью специально изrотовленноrо pe
ле прямоrо действия (рис. 9 3, 6), устанавливаемоrо на блоке расцепителей
со стороны одноrо из крайних полюсов и подсоединяемоrо непосредст
венно к ТТНП. Маrнитопровод реле 2 изrотовляется из стали толщиной
4 5 мм и прикрепляется к блоку тремя винтами З (на рисунке по казан
один). Используется катушка от указательноrо реле с номин ьным током
1 А. К сердечнику с помощью шпильки и [аек крепится шайба 5, которая
при втяrивании сердечника поворачивает отключающую рейку расцепите
ля 6. В нижнем положении сердечник удерживается от выпадания латун
ной скобой 4. Для надежноrо отключения при втяrивании сердечника дол
жен быть обеспечен свободный ход, а после удара шайбы по рейке pacцe
пителя и при их дальнейшем совместном ходе касание только по краю
рейки. Для этоrо рейка расцепителя несколько обтачивается, после чеrо
имеет форму «клюва» (см. рисунок). Монтажу paccMoтpeHHoro устройства
обычно мешает тепловая защита, поэтому на этом полюсе она демонтиру
ется. Ток срабатывания рассмотренной защиты не превышает 1 oo 1 50 А.
Все винты и rайки заливают краской для предотвращения самоотвинчива
ния.
Рассмотренные выносные 'Защиты от однофазных КЗ обычно налажи
вают первичным током непосредетвенно от наrpузочноrо устройства, по
этому вторичные токи срабатывания реле не указывают.
Защита щитов от всех видов КЗ (рис. 9 4). Примеияется на вводах
НН в щиты после понижающих трансформаторов, если защитные xapaKTe
ристики автоматических выключателей не обеспечивают селективноети
или чуветвительности защиты.
88:;31
+
'
t; НА? ХТ
!\Аа i I<Н sfl УА!
1!1' I\T
.........т ОmНЛlOчение 03
нн
........./ СИе.чал
Рис. 9А. Релейная защита от междуфазных и однофазных К3 ввода в щит 0,4 кВ:
КAl KA3 реле ТОКа РТ40; КТ реле времени PB 122; КН реле указатеJ[ьное PY 21/O,5
Состав защиты: максимальная токовая защита (реле КА1, КА2), защи
та от однофазных КЗ (реле КАЗ). Защита с первой выдержкой времени OT
ключает секционный выключатель QЗ, со второй вводный выключатель
BBa{J 2
t
I'Q2 tl3
Iс
...... r.'.'j(. ",::': "" ".,
135
Q1. Возможно дейетвие на отключение выключателя со стороны ВН по
нижающеrо трансформатора, для этоrо дополнительно устанавливают BЫ
ходное реле защиты.
Ток срабатывания защиты l с . з от междуфазных КЗ принимается по yc
ловиям (7 1) (7A), в которых значения kKC принимают по табл. 5.17, а зна
<Jения k" такие же, как при расчетах релейной защиты в сетях напряжени
см выше 1000 В (для РТ АО k" 1,2). Коэффициент чувствительности за
щиты при двухфазном металлическом КЗ на щите должен быть не менее
1,5, допускается ero снижение до 1,2 при КЗ через переходные сопротив
ления.
Ток срабатывания защиты от однофазных КЗ принимается наиболь
шим, исходя из следующих условий:
1) соrласование по чувствительности с защитами от однофазных КЗ
отходящих от щита (сборки) линий
"
!
, .
1 С.3 ? k".i С.3.1I
(9 1)
[де IC:'.J[ наибольший ток срабатывания защиты от однофазных КЗ oтxo
дящих от щита (сборки) линий, при отсутствии специальных (встроенных
в выключатели или выносных релейных) защит от однофазных КЗ прини
мается равным наибольшему току срабатывания отсечки выключателей
отходящих линий; k".c принимается по табл. 5.17.
Если отходящие линии защищаются предохранителями, то соrласова
ние производится, как указано в rлаве 1 о;
2) несрабатывание при наибольшем допустимом токе в нулевом про
воде понижающеrо трансформатора при несимметричной наrpузке.
Для трансформаторов со схемой соединения обмоток У /у.. допустимый
ток небаланса составляет 0,25 I".T' соответственно
Ic.3 ? k" . О, 251 ".Т 0,5.1,,:,., (9 2)
rде k H коэффициент надежности, принимается равным 1.4 2;
Для трансформаторов со схемой соединения обмоток Д/у.. допустимый
ток небалШlCа составляет 0,75 l н . т , соответственно
lс.з ?k" .0,751".т 1"T' (9 3)
Однако реальный ток небаланса обычно не превышает (O,I 0,3) 1".1 , по
скольку при проектировании сети однофазные наrpузки распределяют по
фазам равномерно, и расчет по выражению (9 3) дает завышенные значения
I с . з [55]. Это уменьшает чувствительность защиты и сокращает зону резер
вирования, особенно при применении трансформаторов большой мощности
1600 и 2500 кВ'А. Поэтому вместо допустимоrо тока небаланса в выраже
нии (9 3) рекомендуется учитывать реальный ток небаланса, или принимать
l сз ? 0,6 .1,,:,., (9 3a)
i
I
t
136
3) обеспечение достаточной чувствительности при КЗ в основной зоне
k =1 l1с.з 1,5, (9А)
[де l ток однофазноrо КЗ через переходные сопротивления на шинах
щита 0,4 кВ КТП.
Следует также стремиться обеспечить резервирование защит отходя
щих линий 0,4 кВ, при КЗ в зоне резервирования k 1,2.
Время срабатывания защиты на отключение секционноrо выключате
ля принимается больше времени срабатывания защит отходящих линий на
ступень селективности /1/ = 0,2-;.-0,4 с (в зависимости от разбросов реле
времени), и с такой же ступенью на отключение выключателя ввода.
Защита щита 0,4 кВ от од1l0фаЗllЫХ КЗ (рис. 9 5). Применяется в
промышленных КТП как типовая защита для вводов от понижающих
трансформаторов. Выполияется с помощью TOKoBoro реле КА, включаемо
[о через трансформатор тока в нейтраль силовоrо трансформатора. Тип pe
ле КА зависит от аппаратов защитыI отходящих от шин КТП линий.
B o8 f
",ШУ! "'ШУ2
V AJ
,, LV LJ
....,у."КТ J(Hf
Отхлюч/?ние f1J
J:J( п!<!fg
Отнлючени.е О1
88082
t
t 0.2 J-J '/I Ш
t4'1lo,'I.J/(B :...........J..
Рис. 9 5. Релейная защита от однофазных К3 трансформатора и шита 0,4 кВ КТП
В большинстве случаев для защиты линий устанавливают автомати
ческие выключатели с отсечками. Поэтому применяется реле РТАО, по
зволяющее получить независимую характеристику защитыI. Это обеспечи
вает зн чительно большее быстродействие по сравнению с защитой,
имеющеи зависимую характеристику, что особенно важно для уменьшения
размеров повреждений, а также предотвращения опасности заrорания Ka
белей при КЗ в сети 0,4 кВ при отказе автомата отходящей линии. При
срабатывниии реле КА запускает своим контактом реле времени КТ, KOTO
рое импульснь!м контактом отключает секционный выключатель, а упор
ным вводныи, а также выключатель ВН питающеrо трансформатора (для
этоrо дополнительно устанавливают выходное реле защиты).
Для питания оперативных цепей защиты требуется надежный источ
ник оперативноrо тока, постоянноrо или переменноrо. В типовых схемах
общепромышленных КТП оперативные цепи часто подключают непосреk
. . р,
137
:П
'
I
ственно после силовоrо трансформатора на напряжение 380 В. При OДHO
фазном КЗ в сети напряжение в оперативных цепях может снизиться до
220 В. То же может быть и на двухтрансформаторных подстанциях, обору
дованных устройством АВР оперативных цепей, если один из трансформа
торов выведен в ремонт. Чтобы обеспечить в этом случае срабатывание
защитЫ, реле времени КТ (типа PB 228) применяется с номинальным Ha
пряжением катушки 220 В. Последовательно с катущкой включается за
шунтированное размыкающим контактом этоrо реле сопротивление R
(ПЭВ 50; 2,3 2,5 кОм), подобранное таким образом, чтобы обеспечить, с
одной стороны, термическую стойкость реле при напряжении в оператив
ных цепях 380 В, а с друrой удерживание реле после срабатывания при
напряжении 220 В. Указательные реле КНl и КН2 и отключающие катуш
ки выключателей настраивают на четкое срабатывниеe при напряжении
220В.
Если для защиты линий устанавливаются предохранители, то приме
няется реле типа PT 80. В этом реле используют только индукционный
элемент, создающий зависимую от тока выдержку времени на замыкание
контактов. Электромаrнитный элемент реле (отсечку) выводят из работы,
для чеrо на шкале отсечки выставляют максимальную уставку. Схема за
щиты выполняется аналоrично рис. 9 5.
У ставки срабатывания выбирают. как указано выше.
Защита сборки от од1l0фаз1lЫХ КЗ. Применяется при недостаточной
<Jувствительности защиты автоматическоrо выключателя при однофазных
КЗ. Выполняется с помощью трехтрансформаторноrо фильтра токов нуле
вой последовательности или ТТНП аналоrиЧНО защите электродвиrателей
с той разницей, что вместо промежуточноrо реле KL устанавливают реле
времени. Ток срабатывания принимают наибольшим из условий (9 1) и
(9 5):
.[
l
;l'
Iс.з kнIнб'
(9 5)
rде l н б ток небалЮICа (несимметричной наrpузки), принимается равным
допустимому току нулевой жилы питающеrо сборку кабеля, определяется
по таблицам ПУЭ [1]; k H коэффициент надежноети, принимается равным
1,2 1,3.
Коэффициент чувствительности защиты при однофазном КЗ через пе
реходные сопротивления на защищаемой сборке должен быть не менее 1,5.
Время срабатывания защиты принимается на ступень 0,2 ,3 с больше
времени срабатывания защит отходящих от сборки линий.
.'
т
\
138
139
10. ВЫБОР ПЛАВКИХ ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ
замыкающим (или размыкающим) вспомоrательным контактом; с указа
телем срабатывания. Защитные характеристики приведены на рис. 1 o 1 и
10 2.
Предохранители широко применялись для защиты сетей напряжением
0,4 кВ до середины прошлоrо столетия. Их большое распространение объ
яснялось простотой и дешевизной этоrо аппарата защиты. В 60 x [одах
бурное развитие получает автоматизация технолоrических процессов, что
потребовало более совершенной и надежной защиты, чем предохранители.
Началось массовое внедрение автоматических выключателей. Техническое
управление по эксплуатации энерrосистем выпустило эксплуатационный
циркуляр [41], в котором указано на недостатки предохранителей (они
приведены в конце rлавы) и предписано заменить их автоматическими BЫ
ключателями.
Тем не менее, в электрических сетях напряжением 0,4 кВ промыш
ленных и сельскохозяйственных предприятий попрежнему во мноrих слу
чаях используются предохранители.
Пара\tетры предохраllителей. Основные типы: ПР 2 разборные, без
наполнителя; ПН2 и ППl 7 разборные, с наполнителем (кварцевый пе
сок); НПН неразборные, с наполнителем (табл. 10.1). Разборные предо
хранители допускают замену плавких вставок. В зависимоети от заказа
предохранители ПН2 и ПП17 поставляются: без указателя срабатывания и
свободноrо контакта вспомоrательной цепи; с указателем срабатывания и
50
с t
1\ 1\\\ \ \ \ \ \ \''\ Ш
\ \ \ \ \ 1\ 01. LUl
\ · I I LL
\', \ \ \ \ t-:)\ "v. I , i : I
" \'l \ \ \ \ I .......\ \V?:,\'-", i l:=r1::.!'!
1 1\ 11 \ \ \ 61\; \ i\ \\:, i I \.1+1
':;.. \ \:: ' \ r-.. \ ,\ '114 М
'\ ,, '-\\.. \ \ \ I \!\. . -тtt
I \. ",- r\ '1 '- '\ \\ \ \t \ \i \Л
'\. .,' " ""'\'\''\ \ '\' N
', '- f
......... '- ..... "'-' N
"'....... :::: ........ , t"N.:
N 1\1
10 \ \
1\ \
5,
0,5
0,1
0,05
Технические параметры предохраиителей 380 В
Таблица /0./
" '"
I'r-.
"
!
Номинальный ток, А Предельный
Тип патрона отключаемый ток.,
предохранителя плавкой вставки кА
НПН2 60 6; 10, 16; 20; 25; 32; 40; 63 10
ПН2 100 100 31,5; 40; 50; 63; 80; 100 100
ПН2 250 250 80; 100; 125; 160; 200; 250 100
ПН2АОО 400 200;250;315;355;400 40
ПН2 600 630 315;400;500;630 25
ППI7 1000 500;630; 800; 1000 120
15 6; 10; 15 0,8/8
60 15;20;25;35;45;60 1,8/4,5
100 60; 80; 100 6/11
ПР 2 200 100; 125; 160;200 6/11
350 200;235;260;300;350 6/13
600 350;430;500;600 13/23
1000 600;700;850; 1000 15/20
o,O 05
,
5
I<А(О
0,5
1
0,1
Рис. 1 o 1. 3ащитные характеристики предохранителей ПН2 (сплошные линии)
и НПН (штриховые линии)
Условия выбора предОХРG1штеля. Номинальный ток отключения пре
дохранителя должен быть не менее максимальноrо тока КЗ в меете YCTa
новки. Номинальное напряжение предохранителя должно соответствовать
номинальному напряжению сети.
Условия выбора плавких вставок. Номинальный ток плавкой вставки
[н.ве выбирается наибольшим из следующих условий:
1) несрабатывания при максимальном рабочем токе защищаемоrо
присоедиенения
1 Н.ве 1 раб.маке ;
(1 o 1 )
· Деиствующее значение периодической состаВляющей ожидаемоrо тока К3. ДЛЯ
ПР 2 данные в числителе относятся к исполнению 1 (короткие предохранители), в зна-
менателе к исполнению 2 (длинные предохранители).
2) при защите одиночноrо асинхронноrо электродвиrателя с KOpOTKO
замкнутым ротором несрабатывание при ero пуске
140
50
с
t ,
"
\\ \\
'\ \
\ \\ ,....
\\ '"
"
d -р
'-'-
\'\ \.
\. \. \. r'\
tffi "' "' "'
,,\ 1
10
5
1
0,5
0,1
арБ
0,01 tO
I
5
10
кА 50
Рис. 1 0 2. 3ащитные характеристики предохранителей ПП 17 в цспи персменноrо тока
[
[ > ПУСК.дв
Н.ВС k
rде k коэффициент, при защите электродвиrателей с короткозамкнутым
ротором и леrком пуске (длительностью 2 5 с) принимается равным 2,5;
при тяжелом пуске (длительность около 10 с), а также при частых пусках
(более 15 в час) или для особо ответственных электродвиrателей, ложное
отключение которых недопустимо, принимается равным 1,&.--2; при защите
двиrателя с фазным ротором 0,8 1;
3) при защите сборки дополнительно к условию (lO I) несрабатыва
ние при полной наrpузке сборки и пуске наиболее мощноrо двиrателя
(}0 3), а также при самозапуске электродвиrателей (lOA)
(10 2)
1 ( п 1 J
[н.ВС 2': k [раб.макс. + [пуск.макс ,
(1 0 3)
[н.вс 2': [сзп / k,
(10А)
[де k то же, что в формуле (1 0 2); остальное как в выражениях (7 1) и
(7 2).
:Зыражения (10 2) (10A) приrодны для выбора обычных предохрани
телеи ПР 2, ПН2, НПН, ППI7. ДЛЯ инерционных предохранителей E 27,
СПО, в настоящее время почти не применяемых, в любом случае номи
t
.
,
Ii-''''''
t. :
.' '.
141
;1
! .
[1 ij
111 !
I'
нальный ток плавкой вставки принимается равным 17} ,25 максимальноrо
рабочеrо тока присоединения.
Для предохранителей, устанавливаемых со стороны НН понижающеrо
трансформатора, номинальный ток плавкой вставки выбирают по номи
налЫlOму току трансформатора {ближайшее большее по шкале плавких
вставок значение).
Если требуется защита кабеля от переrpузки, то учитывают условие
{4 14).
Проверка селекmивl/осmи последоваmелЬ/1O включеllllЫХ предохраl/И
mелей .нежду собой и с авmо"lQmическими выключаmешши. При примене
нии однотипных предохранителей селективными считаются те, которые
различаются на две ступени по шкале номинальных токов плавких вставок.
Для разнотипных предохранителей селективность проверяется сопостав
лением их защитных характеристик с учетом 25% Horo, а в ответственных
случаях 50% Horo разброса по времени срабатывания. Зоны возможных
характериетик, построенные с учетом этих разбросов, не должны наклады
ваться или пересекаться в пределах токов от номинальноrо до максималь
б КЗ [ (3)
но возможноrо, или, по краинеи мере, до наи олее вероятноrо тока к.ер
за нижестоящим предохранителем. На практике зоны не строят, а сопос
тавляют время плавления большеrо lб и меньшеrо 1м предохранителей .при
одинаковых токах. Селективность обеспечивается, если выполняются yc
ловия: при учете 25% Horo разброса 16 > 1,71,,; при учете 50% Horo разброса
tб> 31м, Известен также метод проверки селективности сопоставлением ce
чений плавких вставок [13,42], он при меняется редко и здесь не paCCMaT
ривается.
Селективность предохранителей и автоматических выключателей
проверяется путем сопоставления их защитных характеристик.
Проверка селекmuвl/осmи Аlеж'ду предохраl/иmеЛЯМll и .'lQZIlUml/hl.l1
пускаmелем (КОl/mаКl1IОрШI) даllllOZО присоедИl/еl/UЯ. Селективность обес
печивается, если продолжительность переrорания плавкой вставки не пре
вышает 0,15 ,2 с, что соответствует отношению [ 22И1J[н.вс2':10+15, [де
[ I1Н минимальный ток двухфаЗliоrо КЗ за пускателем (контактором).
Плавкая вставка с номинальным током 200 А является предельной по yc
ловиям селективности работы контактора и предохранителя, при большем
токе вместо предохранителей рекомендуется устанавливать автоматиче
ский выключатель.
Проверка селекmивl/осmи защиmы пиmаlOщеzо mраl/сфор.наmора со
стОРОI/Ы вн и предохраl/иmелей со стОРОI/Ы нн. Выполняется сопостав
лением их характеристик на карте селективности защит. Необходимо
обеспе<JИТЬ селективность защиты со стороны ВН с предохранителями
ввода 0,4 кВ или, по крайней мере, с отходящими линиями 0,4 кВ.
:,1
; I
1,
1
!, I
, I
l' I
.
it
Ji.
142
Если трансформатор со стороны ВН защищается предохранителями,
то соrласно директивным материалам их номинальный ток принимается
равным 2/ н . т , При про верке селективности учитывается возможность 20%
Horo разброса вставок ВН по току.
Если со стороны ВН трансформатора установлена релейная защита, то
производится ее соrласование с предохранителями 0,4 кВ.
Соrласование защиты трансформатора, имеющей независимую xapaK
теристику, показано на рис. 10 3, а. По заводским данным строится защит
ная характеристика предохранителя 1, с которым производится соrласова
ние. С учетом разброса срабатывания по времени ее перестраивают в пре
дельную характеристику 2. Для этоrо время срабатывания при каждом
данном токе, определенное по заводской характеристике, увеличивают в
1,5 (или 1,25) раза. На rpафик наносят выдержку времени защиты тpaHC
форматора (с.з. Находят значение (2 (с.з (р (з, [де (р разброс реле Bpe
мени защиты, для реле РВ со шкалами 1,3; 3,5 и 9с принимают COOTBeTCT
венно 0,06; 0,12 и 0,25с; (з время запаса, принимают равным 0,1 ,2 с.
Через точку (2 проводят rоризонтальную прямую до пересечения с xapaK
теристикой 2. Точка пересечения определяет значение тока соrласования
/2. Ток срабатывания защиты находят по выражению /с.з 1,Il 2 [де коэф
фициент 1, учитывает разбросы TOKOBoro реле, неточности ero настройки
и некоторыи запас.
а) t
б) t
t C .3
t C .3
t 2
tt
1
..
t 1
1
12 lc.,
Рис. 10 3. Соrласованис релейной защиты трансформатора (кривая 3)
с предохранителями 0,4 кВ (кривые J и 2)
Для приближенных расчетов соrласование упрощают. Проводят rори
зонтальную линию через точку (с.з до пересечения с заводской характери
стикой предохранителя (рис. 10 3, 6). Точка пересечения соответствует TO
ку соrласования /соrл' Ток срабатывания защиты трансформатора прини
мают /с.з (1,3 7 1,4)/соrл' Далее проверяют, что фактическая ступень селек
тивности Д(ф при токе срабатывания не менее расчетной
143
il .
"
!
,,'
;!
;
;!
1
'1
11,
Ij'
il
Д(расч (0,2570,5)([ + (р + (з, [де ([ время срабатывания предохранителя
при токе /с.з; (0,2570,5)([ разброс по времени срабатывания предохрани
теля; (р и (з см. выше. Если полученная по карте селективности фактиче
ская ступень селективности меньще расчетной, то соответственно увели
чивают либо ток, либо время срабатывания защиты трансформатора.
Обычно для обеспечения селективности по времени достаточно убедиться,
<]то Д(ф не менее 0,4----0,5 с.
Характеристика защиты трансформатора задается параметрами /с.з, (с.з
при токе 2/ с . з .
Упрощенное соrласование защиты трансформатора, имеющей зави
симую характеристику (реле PT 80, РТВ), показано на рис. 10 3, в. Для
этих зависимых реле при выдержке времени в независимой части xapaKTe
риетики 0,5 1 с время срабатывнияя в начале защитной характеристики
(при токе срабатывания) составляет около 5 С. Про водя через точку ( 5 с
rоризонтальную прямую до пересечения с заводской защитной характери
стикой 1 предохранителя, получают значение тока соrласования /соrл' Ток
срабатывания защиты находят по выражению /с.з (1,3 7 1,4)/соrл. Построив
из точки с координатами 5 с и полученноrо /с.з характеристику защитыI
трансформатора, проверяют, что во всем диапазоне возможных токов КЗ за
предохранителем 0,4 кВ вплоть до / 3 aKC (или, по крайней мере, до / jp)
между указанными характеристиками имеется ступень селективноети не
менее 1 2 с в зависимой чаети и не менее 0,4----0,5 с в независимой части
характеристики защиты трансформатора. Обычно защитная х,арактеристи
ка зависимых реле и характеристика предохранителей 0,4 кВ сближаются
при увеличении тока, поэтому соrласование по времени производят при
максимальном расчетном токе КЗ за предохранителем. Для этоrо подби
рают такую типовую характеристику реле, чтобы выдержка времени защи
ты при токе / 3 aкc была не менее (с.з 2: (1 + Д(, [де ([ время срабатывания
предохранителя при токе / 3 aKC; Д( ступень селективности, принимается
не менее 0,4----0,5 с.
Характеристика защиты трансформатора задается параметрами /с.з, (с.з
при токе / 3 aKC; (е.з 2: 5с при токе /с.з. Все эти точки защитной характери
стики проверяют при наладке.
Условие соrласования является лишь одним из условий выбора YCTa
вок защиты трансформатора. О друrих условиях (отстройки от максималь
Horo рабочеrо тока с учетом самозапуска электродвиrателей, несрабатыва
ния при послеаварийных переrpузках, чувствительности) см. работу [39].
При построении схемы сети 0,4 кв полезно определить, какую макси
мальную вставку можно установить для защиты отходящих линий 0,4 кВ
по условию селективности с защитой трансформатора. Если окажется, <JTO
!.
"11
I
:111
: [11
1
I
l
I
I
144
по условиям (10 1) (10А) требуется больший номинальный ток плавкой
вставки, то следует пересмотреть первичную схему данноrо присоедине
ния.
Пример 10 1. Для условий примера 5 1 определить предельное значение номи
нальноrо тока плавкой вставки предохранителя ПН 2, при котором обеепечивастся ee
лективноеть с защитой трансформатора, имеющей независимую характеристику.
Реш е н и е. 3адаемся временем срабатывания защиты трансформатора 0,5 е. В
примере 5 1 определен ток срабатывания защиты трансформатора из условия чуветви
тельности. Для трансформатора мощностью 1000 кВ'А, и к 5,5%, у/у.. 1 0 . т еоставля
ет не более 8,45 кА. Поделив это значение на коэффициент надежности соrлаеования
1,4, получим значение тока еоrлаеования 6 кА, при котором плавкая вставка должна
расплавиться за время, не превышающее 0,5 е. Наносим точку с координатами 0,5 с и
6 кА на сетку характеристик предохранителей ПН 2. Вес характеристики, рас[]оложен
ные левее этой точки или проходящие через нес, отвечают условию соrласования, а
расположенные правее не отвечают. Таким образом устанавливаем, что условию co
rлаеования соответствует плавкая вставка не более 630 А. Проверяем ступень еелек
тивности по времени при токе 8,45 кА: защита срабатывает за 0,5 с, вставка еrорит
за 0,08 с, l>t 0,5 0,08 0,42 достаточно. Аналоrично устанавливаем, что для TpaHC
форматора 1000 кВА, /JJ't-, и к 5,5% ток плавления должен составить не более 7 кА
при времени плавления 0,5 с, что также еоотвстствует плавкой вставке 630 А.
Проверка чувсmвиmеЛЫlOсmи предохраllиmелей при КЗ. Соrласно
ПУЭ шестоrо издания [1] кратность минимальноrо тока lKR при любом ви
де КЗ по отношению к номинальному току плавкой вставки должна быть:
для невзрывоопасной среды: k чR = lKR / lH.BC 3, (10 5)
для взрывоопасной среды:
k чR =lKR / lH.BC 4.
(10 6)
При питании от энерrосистемы минимальным током КЗ в установках
с rлухозаземленной нейтралью в большинстве случаев является ток OДHO
фазноrо КЗ, в установках с изолированной нейтралью ток двухфазноrо
КЗ. При питании от маломощных [енераторов в зависимости от удаленно
сти точки КЗ минимальным может оказаться ток однофазноrо, двухфазно
[о или установившеrося трехфазноrо КЗ.
ДЛЯ новых и реконструируемых установок следует учитывать требо
вания недавно изданной rлавы 1.7 ПУЭ седьмоrо издания [2], введенной в
дейетвие с 1 января 2003 [ода. Соrласно этим требованиям время отклю
чения однофазных КЗ в цепях питания индивидуальных электроприемни
ков не должно превышать 0,4 с. В цепях питания распределительных щи
тов и сборок время отключения однофазных КЗ не должно превышать 5 с.
Для стационарных электроприемников, питающихся от распределитель
ных щитов, допускается увеличение времени отключения до 5 с, если BЫ
полняется условие (6 18).
Досmоинсmва и lIедосmаmки предохраниmелей. К достоинетвам пре
, :.....
145
дохранителей относится их простота и дешевизна. Наряду с этим они име
ют следующие существенные недостатки, оrpаничивающие область их
применения:
1) плавкие вставки стареют с течением времени, после чеrо возможны
ложные сrорания вставок в пусковых режимах, Т.е. защита ненадеж
на'
2) пр однофазных КЗ плавкая ветавка отключает только одну фазу, что
приводит к опасному режиму работы двиrателей на двух фазах. Это
может вызвать остановку двиrателя. Если он все же продолжает
вращаться, то работает с повышеШfЫМ в 1 ,5 2 раза током по cpaBHe
нию с номинальным;
3) плавкая ветавка однократноrо действия. После срабатывания пре
дохранителя ее необходимо заменять;
4) в условиях эксплуатации чаето вместо калиброванных вставок при
меняют друrие или проволоку, что нарушает защиту сети;
5) плавкие предохранители не защищают двиrатели от переrpузок, тpe
буется защита с помощью тепловых реле, действующих на отключе
ние маrнитных пускателей.
1"
11. ВЫБОР УСТАВОК ЗАЩИТЫ rEHEPATOPOB 0,4 кВ
Релейная защита ["енераторов 0,4 кВ. Рассмотрим схемы защиты [e
нератора, предназначенноrо, например, для аварийноrо электроснабжения
особо ответственных электроприемников кт.
Bapuallm 1. reHepaTop имеет выводы обмоток етатора со стороны HY
ля. Для отключения повреждений внутри [енератора трансформаторы тока
защиты включают со стороны нулевых выводов [34]. Схема защиты при
ведена на рис. 1 1 1. В качестве источника оперативноrо тока используют
аккумуляторную батарею, установленную для питания автоматики при
водноrо двиrателя (дизеля).
Состав защиты: максимальная токовая (реле КА1, КА2), от однофаз
ных КЗ (КАЗ), от переrpузки (КА4), все токовые реле типа РТАО.
Ток срабатывания максимальной токовой защиты [енератора выбира
ют по следующим условиям:
1. Несрабатывание при максимальном рабочем токе (принимается
равным номинальному току [енератора 1 H . r ) С учетом ero увеличения при
самозапуске электродвиrателей после отключения внешнеrо КЗ
lС.З = :н kсзпl н .<, (II 1)
в
[де k H и k B коэффициенты надежности и возврата, для реле РТ АО прини
маются соответственно 1,2 и 0,8;
111
I
:1
I
'\
146
" lJJumy 0.4 кВ
-1-
KТI
М("ШМО Ь"О
mO"O OR
30vJuma
ЗОulumо om
OqH0<p0'JH Y
Ю
)Ou.J,umo om
nepeep'f'"u
=!(
кос I
JI J
U
УАТ
Uenu
оmключенuSl
Pent'
nОЛОJКеНUR
""ВКl1lОиено"
Рис. 11 1. Схема защиты reHcpaTopa напряжением 0,4 кВ при
наличии выводов со стороны "нуля" rCHepaTopa
2. Несрабатывание при максимальном рабочем токе с учетом пуска
наиболее мощноrо двиrателя:
/с.з k H [ин... /н.ДВ) + /ПУСКАвJ ' (ll 2)
[де /Н.ДВ и I пуск .Д)3 соответственно номинальный и пусковой ток наиболее
мощноrо электродвиrателя; k H коэффиuиент надежности, принимается
равным 1,2 1,3;
3. Соrласование с защитами (токовыми отсечками) отходящих от [e
Hepa opHЫX шин линий по условию (8 1). О нахождении предельных зна
<Jении тока срабатывания защиты этих линий см. пример 5 2. При наличии
предохранителей выполняется соrласование защиты [енератора с предо
хранителями (см. rлаву 10);
4. Обеспечение необходимой чувствительности защиты в уетановив
шемся режиме трехфазноrо КЗ за выключателем [енератора
k(3) 0= /(3) / / 1 5 . k(3) 0= / (3) / / > 1 2 (11 3)
1.)00 коо С.З " чR KRoo с.з , .
Значение тока l на зажимах [енератора в соответстви с rOCT 1 4965 80
должно составлять не менее 3/ нн на практике (особенно при бесщеточной
системе возбуждения) часто обеспечивается только 2,5 /H.r' Поэтому необ
. . ."'''; ';, . .,.
147
I ! '
,1
,
ходимая чувствительность защиты rарантируется, если ее ток срабатыва
ния не превышает значения:
/с.зs. 2,5/H.r/ 1,5'" 1,7/ H . r .
Выдержку времени срабатывания максимальной токовой защиты [e
нератора принимают по условию (8 2). Поскольку [енератор является по
следним источником электроснабжения и ero излишние отключения
крайне нежелательны, ступень селективности защиты обычно повышают
до 1 с.
Ток срабатывания защиты от однофазных КЗ выбирают по условиям
отстройки от номинальноrо тока [енератора I с . з I,4I H . r , а также соrласо
вания с защитами отходящих линий (9 1), время срабатывания на ступень
0,4----0,5 с больше времени срабатывания защит от однофазных КЗ отходя
щих линий. Чувствительность проверяют по условию (9А).
Выбранный по условию отстройки от самозапуска электродвиrателей
(11 1) ток срабатывания максимальной токовой защиты может быть таким
значительным, что чувствительность защиты по условию (l 1 3) оказывает
ся недостаточной. В этих случаях осуществляют поочередный самозапуск
электродвиrателей. В цепь управления пускателем (контактором) каждоrо
двиrателя включают замыкающий с выдержкой времени контакт реле Bpe
мени РВ типа PB 247, катушка KOToporo включается на линейное напряже
ние первичной сети (рис. 1 1 2). Выдержку времени на срабатывание
' 1 :
1,
Ji'i-
i
!I'
'1'
;1,
'1"
,,11
.(
'1
'1
I
0,4 кВ ф.А О
ТО KT
M Цепи пуска
и aBTOf'Jla
тики
ф.А о КТ ф.С
,... .,...
Рис. 11 2. Схема управлсния, обеспечивающая поочередный самозапуск
особо ответственных электродвиrателей после персрыва питания
реле принимают на всех электродвиrателях разной, таким образом, после
восстановления напряжения они включаются поочередно. В этом случае в
выражении (ll l) можно принять k сзп 0= 1. Поочередный самозапуск пред
почтителен также с точки зрения предотвращения больших набросов Ha
rpузки на дизель rенератор (дизель может остановиться).
Если чувствительность электромеханической максимальной токовой
защиты (МТЗ) не обеспечивается из за условия (1 1 2), то вместо нее мож
но применить блок цифровой защиты БМРЗ 0,4 в котором имеется функ
ция блокировки МТЗ при пуске и самозапуске электродвиrателей, см.
I
: I
'1
148
rлаву ] 5.
В некоторых случаях можно применить пуск (блокировку) защиты по
напряжению, хотя для сетей 0,4 кв ее применение в общем случае не pe
комендуется (rлава 15). Пуск защиты по напряжению осуществляется спе
циальным пусковым opraHoM напряжения. Тоrда при выборе тока срабаты
вания защиты можно не учитывать режимы пуска и самозапуска электро
двиrателей, т. е. учитывать только условие (11 1), в котором принимают
kС1П 1, и условие (8 1). Это позволяет уменьшить ток срабатывания защи
ты и увеличить ее чувствительность.
Схема комбинированноrо пусковоrо opraHa напряжения, состоящеrо
из фильтра реле напряжения обратной последовательности КVZтипа РНФ
1М и реле минималЫlOrо напряжения Kf T типа PH 50, приведена на рис.
11 3, а. Поскольку реле РНФ IМ выпускают только на напряжение 100 В,
то оба реле подключают ко вторичным цепям трансформаторов напряже
ния 380/100 В, соединенных по схеме OTKphIToro треуrольника. В нормаль
ном режиме якорь реле KVZ отпущен, ero контакт в цепи обмотки реле Kf T
а) "'380
А в С
LLj
/(VZ
6)
А
""'J80
В
е
КУ!
Bцeпb'
:защиты
/(У в цепь
Jащиты
Рис. 11 3. Пусковые opraHbI напряжеНIIЯ маКСИ!>lалЬной токовой заЩIIТЫ:
комбинированный {а) и трсхрслсйный {б)
замкнут, якорь реле Kf T подтянут, а контакт КУ в цепи пуска максималь
ной токовой защиты разомкнут. При появлении несимметрии фаз (ДBYX
фазное или однофазное КЗ) срабатывает реле KVZ, размыкая обмотку KV,
которое разрешает пуск защиты. При симметричном снижении напряже
ния вследствие трехфазноrо КЗ реле KVZ не работает, но срабатывает реле
KV, разрешая пуск защиты.
Напряжение срабатывания реле KVZ выбирается из условия отстройки
от напряжения небаланса фильтра в нормальном режиме и в первичных
величинах составляет И 2с . 1 (О,06.-;.0,12)и.. [де И 2с .1 и ИН линейные Ha
пряжения. Напряжение срабатывания реле по шкале реryлируется в преде
лах 6 12 В, обычно принимается И 2с . р б В. Настройка реле РНФ IМ про
изводится в режиме имитации двухфазноrо КЗ, дЛЯ чеrо между одним из
зажимов фильтра напряжения обратной последовательности и двумя зако
...
149
' 1 '
111
j:
,,1
I1
'1
роченными на период наладки друrими подается однофазное реrулируемое
напряжение. Реле должно срабатывать при значении зтоrо напряжения,
численно равном .J3 И 2с . р '
Напряжение срабатывания защиты (отпадания якоря реле минималь
Horo напряжения KV) выбирается, исходя из условия возврата реле при ca
юзапуске электродвиrателей {после отключения внешнеrо КЗ), коrда Ha
пряжение в месте установки реле снижается до и мин :
И с . з Имин/{kнkв), (11А)
[де k H коэффициент надежности, принимается 1, 1 1,2; k B коэффициент
возврата, для реле минимальноrо напряжения принимается 1,15 1,2.
Напряжение срабатывания реле И с . р Ис.зl n н , [де n н коэффициент
трансформации трансформатора напряжения.
Обычно И с . з {0,6.-;.0,7)И н . Ниже 0,6И н уставку выбирать не следует,
так как защита может отказать при КЗ через переходное сопротивление.
Коэффициент чувствительности реле KVZ может не определяться, так
как он обычно получается достаточно высоким. Коэффициент чувстви
тельности реле Kf T определяется при КЗ в зоне резервирования и должен
быть не менее 1,2. Для схемы комбинированноrо пуска он определяется по
выражению:
J
1;
1,
!I
k и . k ю(3) 1 2
ч С.3ВК"
[де и 3) междуфазное напряжение в месте установки реле при трехфаз
ном металлическом КЗ в конце зоны резервирования (при питании от [eHe
раторов для момента времени, соответствующеrо времени действия за
щиты).
Из условия (1 ] 5) видно, что k ч автоматически повышается в k B раз,
так как в момент возникновения трехфазноrо КЗ из за KpaTKoBpeMeHHoro
появления 'напряжения обратной последовательности срабатывает реле
KVZ, и тоrда реле KV работает «на возврате)) [39].
Пусковой opraH, состоящий из трех реле минимальноrо напряжения
типа PH 50, показан на рис. 1 1 3, б. В нормальном режиме якорь реле под
тянут, а контакты разомкнуты. При снижении напряжения вследствие К3
любых двух или всех трех фаз ниже уставки реле якорь реле отпа ает, рел:
срабатывает, замыкает контакты и разрешает пуск максимальнои токовои
защиты [енератора. Напряжение срабатывания (отпадания якоря) реле BЫ
бирается по выражению (1 lА). Чувствительность защиты по напряжению
проверяется по выражению:
k ч Ис,lИ 3) 1,2,
[де все обозначения такие же, как в условии (11 5).
Преимущество пусковоrо opraHa, состоящеrо из трех реле напряже
(1l 5)
(IН)
150
ния, заключается в возможности подключения этих реле непосредственно
на напряжение 380 В, недостаток в меньшей чувствительности по cpaB
нению с комбинированным пусковым opraHoM. Недостаток комбиниро
BaHHoro пусковоrо opraHa заключается в необходимости установки специ
альных трансформаторов напряжения 380/100 В.
При проверке чувствительности пусковых opraHoB напряжения необ
ходимо учитывать влияние переходных сопротивлений в месте КЗ. Обыч
но влияние переходных сопротивлений на работу пусковых opraHoB MaK
симальных токовых защит маломощных аварийных [енераторов 0,4 кв
значительно меньше, чем на работу защит трансформаторов с низшим Ha
пряжением 0,4 кВ.
Пример l1 1, Сравнить влияние персходных сопротивлений при проверке чувст
вительности пусковых opraHoB напряжения максимальных токовых зашит reHepaTopa
0,4 кВ мощностью 630 кВт, параметры KOToporo приведсны в примере 2 5, и питающе
rоея от энерrосистемы трансформатора 10/0,4 кВ мощностью 630 кВ'А, иK 5,5%.
Реш с н и е. Рассмотрим К3 непосрсдственно на rлавных шинах 0,4 кВ, rде влия
ние персходных сопротивлсний наибольшее.
Провсряем чувствительность пусковоrо opraHa напряжения защиты reHepaTopa.
При t О сопротивление rCHepaTopa Х С 32,5 мОм, персходные сопротивления R п 15
мОм. Полное сопротивлсние цепи К3 ZI 32,52 + 152 35,8 мОм. 3начение тока К3
(3) r::;
/KOR I,05.400/{,,3.35,8) 6,8 кА. Однако при t ЗJ значенис тока составит
/3) (3)
KocR /K"" 7,16 кА, Т.е. больше, чем при t О (см. пример 5 2). Поэтому чувстви
тельность пусковоrо opraHa напряжения проверяем при токе 7,16 кА. Напряжение в
Месте К3 И R =JЗ. 7,16.15 = 186 В, или, в относительных единицах, 186/400 0,465
О.е. При уставке пусковоrо opraHa напряжения И с . з 0,6 о.с. cro чувствительность co
ставит: для комбинированноrо пусковоrо opraHa k ч 0,6' 1,2/ 0,465 1,55, т.е. большс
1,2 достаточна; для трехрслейноrо k ч 0,6/ 0,465 1,29, Т.е. больше 1,2 достаточна.
Однако рекомендуется применять комбинированный пусковой opraH, обеспечивающий
большую чувствительность и зону рсзервирования защит.
Проверяем чувствительность пусковоrо opraHa напряжения защиты трансформа
тора. При ХС О,lх т ток К3, вычисленный с учетом пе р сходных соп р отивлений COC T a
(3) '
вит /KR 9,8 кА (см. рис. ПI I, а). Остаточное напряжение в месте К3
(3) r::;
И кR = ,,3.9,8.15 = 254 В или 254/400 0,64 О.е. Чувствительность П р и У ставке И.
с.з
0,6 о.с. для комбинированноrо пусковоrо opraHa kч 0,6' 1,2/ 0,64 1,12, Т.е. мсньше
1,2; для трехрелейноrо k ч 0,6/ 0,64 0,94, Т.е. меньше 1,2, что недостаточно. Чтобы
обеспечить чувствительность, например комбинированноrо opraHa, необходимо, чтобы
И с . з было не менее 0,64, Т.е. напряжение при самозапуске электродвиrателей должно
быть e менее 0,64' 1,1 . 1,15 0,8 О.е. Это вызывает необходимость оrpаничения CYM
марнои мощности электродвиrателей, участвующих в самозапуске, или применения их
поочередноrо самозапуска.
Из за существснноrо влияния персходных сопротивлений на чувствительность
пусковых opraHoB напряжения последние в схемах максимальных токовых защит
.,."'
:/1,
i!',
:111
\.: .
1 I,
' 1 '
1.
: li
:lli
:.)
::11,
151
трансформаторов с низшим напряжснием 0,4 кВ в настоящее время не примсняются.
Bapuattт 2. Если выводы фазных обмоток со стороны нуля [енератора
отсутствуют и поэтому трансформаторы тока со стороны нулевых выводов
включить невозможно, то максимальную токовую защиту (реле КА], КА2),
защиту от переrpузки (реле КА4) и защиту от КЗ на землю (реле КАЗ)
включают на трансформаторы тока со стороны фазных выводов. Очевид
но, что в случае автономной работы [енератора на сеть и внутренних по
вреждениях в [енераторе эти защиты не работают. Для защиты от BHYT
ренних повреждений [енератора выполняют продольную дифференциаль
ную защиту нулевой последовательности (реле КА5), дЛЯ зтоrо в нулевой
провод [енератора устанавливают дополнительный трансформатор тока
(рис. 11 4). Можно вместо дифференциальной защиты нулевой последова
тельности включить реле защиты КАЗ от однофазных КЗ на трансформа
тор тока, установленный в нулевом проводе [енератора, однако это реше
ние хуже, поскольку внутренние КЗ будут отключаться с выдержкой Bpe
мени.
+
k Ulumy ОА I(В КАl К11
i I r
КА3
км
КА5
о
ИОk'СU ЮJ1Ь ОR
mокоеоя
зашиmо
3<JulUmoom
09НОфО]Н 'Х'
Ю
ЗОU!UmО от
nереf:рузКU
ПрDgОnЬНОА
QUфJОuJumо
H)'JleBotJ
пссnеg.оf.о m ЕJ1Ь U Оcmu
Uenu
оml<:JIlOчеl-lUЯ
Pel'e
ПОJlQ;k'еI-!UА
. КЛlOuе"о.
, I
; 1
I
i I
I
,1
I
i,
! i
'1
-1
'! '
1'1
!
, [!
I<'L
кос: I
Л J
U
Рис. l1А. Схема защиты reHepaTopa напряжением 0,4 кВ при
отсутствии выводов со стороны "нуля" reHepaTopa
Выбор уставок МТЗ и защиты от внешних однофазных КЗ выполня
ЮТ, как указано выше. Ток срабатывания продольной дифференциальной
защиты нулевой последовательности принимают из условия предотвраще
152
ния излишней работы при обрыве токовых цепей трехтрансформаторноrо
фильтра токов нулевой последовательности:
/с., (1,3 71,4)/и..
(11 7)
Коэффициент чувствительности этой защиты определяется по Bыpa
жен ию:
..
k .(\) / (1) / / >
ч KR с., 2 ,
/ (1)
[де KR ток однофазноrо КЗ на выводах [енератора.
Обычно чувствительность продольной дифференциальной защиты HY
левой последовательности [енератора достаточно высока, поэтому коэф
фициент ее чувствительности может не проверяться.
К сожалению, заводы изrотовители обычно поставляют дизель
[енераторы без продольной дифференциальной защиты нулевой последо
вательности. Внутренние однофазные КЗ дО трансформаторов тока (Ha
пример, на выводах [енератора) ничем не отключаются, переходят в меж
дуфазные и сопровождаются большими разрушениями, после которых
требуется замена [енератора. Это совершенно неприемлемо, особенно для
труднодоступных районов Крайнеrо Севера.
Защита автоматическими выключателями. Для защиты [eHepaTO
ров наиболее подходящими являются автоматические выключатели серии
АВМ, имеющие электромаrнитные раСlIепители защиты от переrpузки с
зависимой характеристикой и небольшим временем срабатывания (2 с на
независимой части характеристики). Их используют в качестве макси
малЫlOй токовой защиты [енератора от внешних КЗ. Расчет уставки тока
срабатывания выполняют по приведенным выше выражениям. Время cpa
батывания принимаlOТ по условию селективности с защитами отходящих
линий 0,4 кВ, а также по условию отстройки от длительности пуска элек
тродвиrателей, если надежно отстроиться по току от пусковых режимов не
удается. Для наладки время срабатывания задают при токе КЗ на зажимах
/ (3)
[енератора, равном кш' Обычно принимают минимальную уставку по
шкале времени, соответствующую 2 с на независимой части характеристи
ки (при токе более 3/ с .,), в этом случае при токе /с.з выключатель отклю
чится не менее чем за 7 с. Меньшую уставку по шкале времени принимать
не рекомендуется, так как вьщержка времени становится неустойчивой,
что может приводить к неселективным отключениям.
Отсечку выключателя используют для защиты [енератора от BHyтpeH
них КЗ при ero параллельной работе с друrими источниками. Ток срабаты
вания отсечки выбирают, исходя из отстройки от максимальноrо тока КЗ
/ (3)
кО , посылаемоrо [енератором в сеть в началыfии момент КЗ на [eHepa
торных шинах:
., .
.
153
lс.о '? kи/; ) , (11 8)
[де k и коэффициент надежности, принимается по табл. 6.1.
При этом /с.о проверяется на отстройку от тока качаний, если преду
сматривается параллельная работа [енератора с друrими источниками [34].
Поскольку отсечка не работает при внешних КЗ, то для защиты [енератора
можно применять как селективный, так и неселективный выключатель.
Селективный предпочтителен ввиду надежности несрабатывания отсечки
при внешних КЗ.
Чувствительность отсечки проверяется по выражениям (6 8) и (6 9)
при КЗ внутри [енератора, коrда отсечка срабатывает из за тока, прите
кающеrо к месту КЗ от параллельно работающих с ним [енераторов.
Защитные характеристики автоматических выключателей друrих ти
пов мало подходят для защиты [енераторов, поскольку их защита от пере
rpузки ввиду большоrо времени действия не может быть использована в
качестве максимальной токовой защиты. Для этой цели приходится ис
пользовать селективную токовую отсечку, однако обеспечить при этом Ha
дежную отстройку от режимов пуска и самозапуска электродвиrателей
обычно не удается. Поэтому применение этих автоматических выключате
лей возможно лишь в частных случаях для [енераторов мощностью не бо
лее 10Q.----200 кВт, если в схеме электроснабжения отсутствуют двиrатели,
пуск которых может вызвать срабатывание защиты [енератора.
i I ,
'lr
!f
.
I
: 1 1
l'
!'
Пример 11 2. Выбрать автоматический выключатсль АВМ и уставки защиты для
reHepaTopa, параметры и значения токов К3 KOToporo приведсны в примерах 2 5, 2 7 и
5 2.
Р с ш с н и е. Принимаем по условию (5 3) выключатсль ABM 15HB (или ABM
15СВ) с номинальным током расцепителя 1200 А, у KOToporo ток срабатывания защиты
от переrpузки реrулируется в пределах 1500 2400 А, ток срабатывания отсечки 8 1 О кА.
Выбираем ток срабатывания максимальной токовой защиты по условию (ll 1).
Ввиду отсутствия конкретных наrpузок принимаем, что от режимов пуска и самозапус
ка можно отстроиться по времени, соответственно k сзп 1. Коэффициент возврата pac
цепитсля АВМ зависит от времени от начала срабатывания, в конце хода якоря он co
ставляст 0,5...{),6, в середине около 0,7. Принимаем k B 0,6. Соответственно /с.,
1,2 . 113810,6 2280 А. ДЛЯ надежной отстройки от пусковых режимов и соrлаеования
с защитами отходящих линий принимаем максимальную по шкале уставку /с.' 2400 А.
Чувствительность зашиты при установившемся токе трехфазноrо К3
k '!2 7160/2400 2,98 > 1,5. Чувствительность при однофазных К3 k 7400/2400
3,08 > 1,5.
Врсмя срабатывания защиты принимаем 2 с на независимой части характеристики
(при токс более 3/ с .,). При кратности тока 7160/2400 2,98 время срабатывания по xa
рактеристикам выключателсй АВМ составляет около 2,3 с, при токе срабатывания не
менее 7 с.
Максимальный ток К3 от reHepaTopa при t О без учста переходных сопротивле
.
154
/3) 1,05.400 7500 А
кО .J3 .32,5 . Ток срабатывания отсечки по условию (11 8)
/с.о 1,8 . 7500 13500 А. Принимаем наибольшую уставку по шкале 10 кА. Для обсс
печсния несрабатывания отсечки при внешнсм К3 принимаем селективный выключа
тсль, время срабатывания отсечки принимаем 1 с . о 0.4 с.
ний
Совет по закупке дизель rенераторов. Заводы изrотовители постав
ляют дизель rенераторы, как roтовый arperaT вместе с устройствами защи
ты и системой автоматическоrо управления, с выставленными заводскими
уставками защиты. Максимальная токовая защита обычно имеет мини
мально возможные уставки, выбранные лишь по условию отстройки от
номинальноrо тока [енератора без учета условий (1 1 1), (11 2) и (8 1). На
объекте применения при расчетах защит возникает необходимость увели
чить эти уставки, при этом завод изrотовитель формально может снять [a
рантии на работу установки. Поэтому при приемке дизель rенератора на
заводе изrотовителе нужно требовать выставления не минимальных а
максимально возможных уставок по условиям чувствительности защить;.
Кроме Toro, в доrовор на поставку дизель rенератора следует вклю
чать !"ребование о выполнении продольной дифференциальной защиты HY
левои последовательности [енератора.
12. СДМОЗДПУСК ЭЛЕктродвиrДТЕЛЕЙ 0,4 кВ
Оценка ВОЗ '\Iожности осуществления са:\lозапуска. Самозапуск
элек:?одвиrателеи, т. е. восстановление нормальной работы электродвиrа
телеи и приводимых ими механизмов без вмешательства персонала после
кратковременных перерывов питания, один из важных процессов, обес
печивающих непрерывность технолоrическоrо цикла. Перерывы питания
MorYT быть вызваны отключением рабочеrо источника питания (линий
электропередач, трансформаторов) по разным причинам с последующим
восстановлением питания действием устройств АВР; неустойчивыми по
вреждениями питающих линий электропередач, ликвидируемыми дейст
виями защиты и АПВ; короткими замыканиями в схеме данной подстан
ции или в питающей сети, отключаемыми релейной защитой, и друrими
причинами.
Самозапуск считается успешным, если после аварийноrо перерыва
питания двиrатели развернулись и продолжают нормально работать.
При исчезновении напряжения двиrатели тормозятся, и их сопротив
ление поэтому снижается. Чем больше длительность перерыва питания,
тем больше торможение двиrателей и тем больший ток они потребляют из
сети после Toro, как питание восстановится. Повышенный ток вызывает
повышенное падение напряжения в питающих элементах схемы, поэтому
напряжение на шинах двиrателей снижается. Пропорционально квадрату
. .V ' .,'''.''
"
1 .:'
"
155
)i l :
);:'
,1
111,
]i'
'I'i.
;,1'
)1:
11
11
I!
111
11'
напряжения уменьшается вращающий момент двиrателей. Для успешноrо
само запуска необходимо, <Jтобы вращающий момент двиrателей при по-
ниженном напряжении бьш больше момента сопротивления механизмов.
Длительность самозапуска не должна превышать 3Q.----35 с по условиям Ha
rpeBa электродвиrателей и должна быть меньше некоторой величины, оп
ределяемой условиями сохранения OCHoBHoro технолоrическоrо процесса.
Обычно для привода механизмов в сетях 0,4 кВ применяют асинхрон
ные электродвиrатели с короткозамкнутым ротором. Для практических
расчетов в качестве критерия возможности самозапуска таких электродвИ
rателей с вентиляторным моментом сопротивления выбрано остаточное
(начальное) напряжение на зажимах электродвиrателей (на шинах), кото-
рое имеет место в момент подачи напряжения на затормозившиеся двиrа
тели (переходный процесс в этот момент не учитывается, так как он длится
не более ДByx тpex периодов). Этот критерий давно и успешно использует-
ся в практике расчетов и эксплуатации.
Испытаниями оРrРэс, ВНИИЭ и энерrосистемами установлено, что
остаточное напряжение, при котором успешно происходит самозапуск, co
ставляет [43,44,45]:
при длительных перерывах питания:
И ОСТ 2: 0,7 Ином;
при кратковременных перерывах питания (не более 3,5 с) в зависимо
сти от типа установленноrо оборудования:
И ОСТ 2: (О,55 7 О,65)И ном ,
Поскольку длительность перерывов питания в сетях 0,4 кВ может
быть достаточно велика, а также с запасом, учитывающим непредсказуе
мые особенности KOHKpeTHoro производства, условием успешноrо самоза
пуска можно принимать:
U OCT 2: 0,7 U HOM .
В самозапуске должны участвовать только ответственные двиrатели,
основная часть которых должна иметь вентиляторный момент сопротивле
ния (центробежные насосы, вентиляторы и т. д.). Количество двиrателей и
их суммарная мощность определяются исходя из условий обеспечения
уровня остаточиоrо напряжения на шинах, достаточиоrо для самозапуска
(не ниже 70%), нормальноrо продолжения технолоrическоrо процесса, co
хранности OCHoBHoro оборудования или остановки оборудования без по
вреждений.
В самозапуске не должны участвовать следующие двиrатели (они OT
ключаются при перерывах питания с помощью защиты минимальноrо Ha
пряжения или друrими способами):
все неответственные двиrатели;
двиrатели, самозапуск которых недопустим по условиям технолоrи
ческоrо процесса или техники безопасности;
1.
,1
I
'1
11
I
,
1
}
156
некоторая часть ответственных двиrателей с вентиляторным MOMeH
том сопротивления, если не обеспечивается необходимый уровень OCTa
точноrо напряжения;
двиrатели, имеющие постоянный момент сопротивления, так как их
самозапуск возможен, как правило, только при напряжениях, близких к
номинальным, и поэтому они препятствуют самозапуску всех остальных
двиraтелей.
после составления перечня двиrателей, участвующих в самозапуске,
выполняют расчеты самозапуска: определяют возможность (по остаточно
му напряжению) и токи самозапуска, при которых необходимо обеспечить
несрабатывание максимальных токовых защит трансформаторов, вводов и
друrих элементов схемы.
Поскольку самозапуск должен обеспечиваться каждым из независи
мых источников питания, режим самозапуска должен рассчитываться для
наиболее тяжелоrо случая перерыва питания в тот момент, Коrда вся схема
питается от одноrо Ввода (трансформатора), а второй ввод выведен в pe
монт.
Расчеты самозапуска должны быть подтверждены натурными испы
таниями,
Расчеты токов и напряжений самозапуска можно выполнить методом
эквивалентноro двиrателя, разработанным оРrРэс, в следующем порядке:
1. Составляют схему замещения (подобно расчетам токов КЗ) дЛЯ
наиболее тяжелоrо случая самозапуска с точки зрения остаточных Ha
ЭнерtDсистt!ND
з: с
Рис. 12 1. Схема к расчету самозапуска
пряжений на шинах 0,4 кВ и токов самозапуска. (рис. 1 2 1).
2. Определяют суммарный пусковой ток (в кА) заторможенных элек
тродвиraтелей, участвующих в самозапуске:
V':J!! '" ;.w.r,4- .::.. . ,
III
1 1"
I
.11
Н
'
:' I
11'
i
157
п
1 = '" 1 . п . (IИ)
IIVCKL. L..J пуск.ДБ-
- 1
3. Определяют суммарное эквивалентное сопротивление (в мОм) oc
тановленных электродвиrателей:
Х д .. ЗКВ = И н . ДВ /( J3I пусй )' (12 2)
U. номинальное нап р яжение электродвиrателей, В.
[де Н.Д. ( О ) чни
4. Определяют суммарное расчетное сопротивление в м м исто
ка питания и остановленных электродвиrателей:
!j:!
ХIраеч =Х с + х т + Х ДВ . экв ,
(I2 3)
,
!!
[де Хс и Х т сопротивления системы и трансформатора, приведенные к Ha
пряжению шин И ш , от которых питаются электродвиrатели, для напряже
ния 0,4 кв В мОм.
Сопротивления Хс и Х т берутся из расчетов токов КЗ, причем Хс следу
ет учитывать для максимальноrо режима системы (хс.мин) и для минималь
има ( Х ) Пе р вое оп р еделяет максимальный ток самозапуска,
Horo реж \ с.макс .
второе минимальное остаточное напряжение на шинах, от которых пи
таются двиrатели.
5. Определяют ток самозапуска, кА:
I СЗII = И ш /( JЗ. ХЕрасч)' (12А)
U. = (1 0 1 05) u. нап р яжение на шинах питания электродвиrате
[де ш , , Н.ДВ (
лей с учетом положения переключателя ответвлений трансформатора для
компенсации падения напряжения в наrpуженном трансформаторе напря
жение на шинах при холостом ходе трансформатора может быт: YCTaHOB
лено на 5% больше номинальноro напряжения электродвиraтелеи).
6. Определяют остаточное напряжение (в В) на шинах, от которых пи
таются электродвиrатели:
Ио<:r = ИшХдв.зкв/ХЕрасч , (I2 5)
или (в о. е.):
И' ост =И.шХдв.зкв/ХЕрасч'
(12 6)
[де И. Ш принимают равным 1,0----1,05 О.е.
Для быстроrо приближенноro определения допустимои суммарной
мощности электродвиrателей, участвующих в самозапуске, нетрудно BЫ
вести соответствующее выражение. Сумма пусковых токов электродвиrа
телей, кА:
п п k".срР.озп
"'1 k "'1 = J3 '
L..J ПУСК.дв.П н.ср L..J Н.дв п 3 . И . COS rп .11
1 1 Н.ДВ УДВ ./дв
(I2 7)
.
t
".." ... '.',
158
159
1',
!!
l i,
'1
,
( 12 8)
OтKeiJ.
O
8,9
0,8
47
fl6
8,50
I(t
..."
...",,-
;/ "
1/
t
I!
rде Рсзп допустимая суммарная мощность электродвиrателей, участвую
щих в самозапуске, кВт; k п . ср средняя кратность пусковоrо тока электро
двиrателей, участвующих в самозапуске; И Н . ДВ номинальное напряжение
электродвиrателей, В; 17тщ средний КПД электродвиrателей; СОSqJдв
средний коэффициент мощности электродвиrателей.
Из выражения (12 7), учитывая (12 1), (12 2), 02 3), (I2 6), после co
ответствующих преобразований получаем выражение для Рсз :
р И .дв 1JдвСОSq1дв(И.ш И.ост)
( )
kпуск.ср . И. ост , Хс + х т
jll
1
rде Рсзп выражено в кВт; Хс и Х т В мОм.
Расчетным случаем для определения возможности самозапуска и yc
тавок релейной защиты является самозапуск полностью заторможенных
двиrателей, так как перерыв питания может быть достаточно велик при
неполадках в системе или коrда резервный источник питания включается
вручную после отказа АВР.
В некоторых случаях (см. ниже) можно учесть неполное торможение
двиraтелей при кратковременных перерывах питания. При этом сопротив
ление двиrателей больше, чем сопротивление полностью заторможенных
двиraтелей, пусковые токи меньше и, следовательно, меньще токи самоза
пуска и больше остаточные напряжения [45].
Уменьшение тока самозапуска электродвиrателей, имеющих вентиля
торный момент сопротивления, по сравнению с ero значением для полно
стью заторможенных двиrателей, в зависимости от времени перерыва пи
тания может быть учтено коэффициентом k i , тоrда:
И. ш
И. ост п
I+Jз '(Хс + х т )k i Ll"уск.Д8П /И н . Д8
1
(l2 11)
11',
]jl
[11
'[
' ) ',11
1 ' 1
1 '11
1'1
' 1 !
1.:1
,1;
j!1
1:'1
"1'
I i
'1
В приближенных расчетах по выражениям (12 7) и (12 8) можно при
нимать 17тщ 0,95, СОSqJдв 0,8, И. ш 1,0+1,05 в зависимости от положения
ответвлений трансформатора (r..l0/O,4 кВ.
Если принять И. Ш 1,05 и k п . ср 7, И.ОСТ 0,7, то из (12 8) можно по
лучить:
1
2
.3
'1
с
Рис.12 2. 3ависимость коэффициента умсньшения кратности пусковоrо тока электро
двиrателей при самозапуске k, от длитсльности псрерыва питания
Рсзп 7839/ (Хс + Х т ),
02 9)
лей с учетом их неполноrо торможения можно также определить по BЫ
ражению [45]:
/сзп t k i /сзп ,
(12 10)
Выполнение самозапуска различных "рупп элекrродви..ателей. На
промышленных предприятиях электродвиrатели напряжением 0,4 кВ MO
[ут быть разделены на три rpуппы:
особо ответственные, обеспечивающие в аварийных режимах OCTa
новку OCHoBHoro оборудования без повреждений (в частных случаях эта
rpуппа потребителей может обеспечивать продолжение OCHoBHoro TeXHO
лоrическоro процесса). Например, к таким электродвиrателям относят по
жарные насосы; дымососы котлов; вентиляторы взрывоопасных помеще
ний, обеспечивающие после восстановления напряжения ликвидацию об
разования взрывоопасных смесей для предотвращения взрывов и пожаров;
маслонасосы уплотнений, предотврашающие прорыв rаза и образование
взрывоопасных смесей;
ответственные, отключение которых вызывает нарушение техноло
rическоro процесса или снижение производительности установки;
неответственные, непродолжительное отключение которых не Ha
рущает нормальноrо режима работы OCHoBHoro оборудования.
Особо ответственные электродвиraтели должны учапвовать в caMO
запуске после сравнительно длительных перерывов электроснабжения, KO
rда питание восстанавливается вручную оперативным персоналом или по
1
11
:1
'1
'1
1
.1
rде /сзп t ток самозапуска двиrателей при данном перерыве питания, lсзп
расчетный ток самозапуска двиrателей из заторможенноrо состояния, по
лученный по выражению (12А).
Зависимость коэффициента k i от длительности перерыва питания по
казана на рис. 12 2. Далее весь расчет про изводится по формулам 02 1
02 5). Остаточное напряжение (в о. е.) на щинах питания электродвиrате
l'
, I
160
161
0.4 кВ О фС
т т
01 02
02
-+К схеме
управления
@М КСС км
сле запуска аварийных источников питания (например, аварийных дизель
[енераторов). Следовательно, эти электродвиrатели должны участвовать в
самозапуске независимо от длительности перерыва питания, если ключи
их управления находятся в положении «включено». Поэтому цепи управ
ления их маrнитных пускателей включают не через кнопки управления, а
через пакетные выключатели с фиксацией команды «включено». При
управлении этих электродвиrателей от технолоrических АСУ алrоритмы
управления должны быть построены таким образом, <Jтобы после перерыва
питания вновь подавал ась команда «включить», или чтобы команда
«включить» была зафиксирована на все время работы этоrо электродвиrа
теля вплоть до подачи команды «отключить». При этом однократность
включения на КЗ обеспечивается отключением автоматическоrо выключа
теля присоединения. Возможно применение вместо пускателей и KOHTaK
торов автоматических выключателей с дистанционным приводом.
Ответственные электродвиrатели должны участвовать в самозапуске
только при перерывах питания, соответствующих длительности срабаты
вания устройств АВР со стороны OCHoBHoro питания (с запасом 0,5 1,0 с);
при большей длительности перерыва питания электродвиrатели должны
автоматически отключаться по условиям безопасности обслуживающеrо
персонала. Должна предусматриваться возможность вывода части элек
тродвиrателей из самозапуска, если самозапуск всех электродвиrателей
невозможно обеспечить (их можно включать с выдержкой времени после
окончания самозапуска основной rpуппы).
Для реализации этих требований MorYT применяться следующие спо
собы построения схем управления.
Первый способ применение релейных схем, возвращающих KOHTaK
тор или маrнитный пускатель во включенное положение после перерыва
питания, если длительность перерыва питания была меньше или равна за
данной. Схемы MorYT выполияться как на постоянном, так и на перемен
ном оперативном токе. Одна из таких схем приведена на рис. 12 3. Она pa
ботает следующим образом. При нажатии на кнопку «включить» SBl cpa
батывает реле команды «включитЬ» ксс, которое своими контактами
включает коитактор КМ и подrотавливает цепь отключения. Реле КСС
имеет реrулируемую выдержку времени при возврате. Для отключения
применено реле команды «отключитЬ» КСТ, которое при нажатии кнопки
«отключитЬ» SB2 срабатьrвает, самоудерживается через контакты реле
ксс и отключает контактор К. Контактор отключается сразу, а реле кст и
ксс возвращаются в исходное положение после истечения выдержки Bpe
мени реле ксс. При исчезновении напряжения контактор КМ отключает
ся. Если напряжение успеет восстановиться до Toro момента, пока не Bep
нется реле ксс, контактор К вновь включится через еще замкнутые KOH
Рис. 12 3. Схема управления, обеспечивающая самозапуск элсктродвиrателя
в течение заданноrо времени восстановления напряжения
такты ксс. Таким образом, двиrатель будет участвовать в самозапуске
только в том случае, если длительность перерыва питания меньше, чем
время возврата реле ксс.
Если расчеты показали возможность самозапуска всех ответственных
двиrателей, то все реле ксс настраиваются на время возврата, превы
шающее уставку срабатывания АВР со стороны OCHoBHoro питания:
t B tЛIJР+ t зап ,
(12 12)
[де t зап время запаса (O, ,6 С).
Если возможен самозапуск только части ответственных электродвиrа
телей, то на реле ксс этих электродвиrателей выставляется уставка воз
врата, определенная по 02 12).
На остальных электродвиrателях уставку КСС можно определить из
следующих соображений. Как указывалось выше, при кратковременных
перерывах питания можно обеспечить самозапуском дополнительную
МОlllllOСТЬ электродвиrателей. Например, при перерыве питания 0,5 с KpaT
ность пусковоrо тока (см. рис. 12 2) уменьшается до 0,59, следовательно,
допустимая мощность двиrателей, участвующих в самозапуске увеличива
ется в 1/0,59 1,7 раза по сравнению с самозапуском заторможенных дви
rателей. Следовательно, дополнительная мощность двиrателей составляет
70% от суммарной мощности двиrателей, участвующих в самозапуске из
заторможенноrо состояния (т. е. 70% от допустимой мощности, получен
ной в расчете).
Для осуществления самозапуска этой дополнительной rруппы двиrа
телей в схемах их управления на реле КСС выставляется уставка t B 0,5 с.
Тоrда при перерыве питания длительностью свыше 0,5 с до tЛIJР В самоза
пуске участвует только основная часть двиrателей, [де уставка ксс
162
(в (ЛВР + (зап, а при перерыве питания до 0,5 с еще и дополнительная
часть двиrателей, [де уставка КСС (в 0,5 с. Практически это означает co
хранение электродвиrателей в работе после кратковременных снижений
напряжения вследствие КЗ в питающей сети и в сети 0,4 кВ, отключаемых
токовыми отсечками.
Второй способ применение контакторов или маrНИТIIЫХ пускателей
с задержкой отпадания якоря при перерывах питания, осуществляемой с
помощью специальных приставок, содержащих конденсаторы [46]. Время
задержки выбирается аналоrично вышеизложенному.
Третий способ применение в качестве коммутационных аппаратов
автоматов с дистанционным приводом. В этом случае Qбязательно выпол
нение защиты минимальноrо напряжения, действующей на отключение
автоматов электродвиrателей с несколькими ступеиями выдержки BpeMe
ни, которые выбираются аналоrично изложенному выше.
Неответственные электродвиrатели не должны учаетвовать в самоза
пуске. Поэтому цепи управления их маrнитных пускателей или КОlПакто
ров включают через кнопки управления, что обеспечивает автоматическое
отключение электродвиrателей при перерыве питания. При управлении
этих электродвиrателей от технолоrических АСУ алrоритмы управления
должны быть построены аналоrичным образом. При применении в качест
ве коммутационных аппаратов автоматов с дистанционным приводом обя
зательно выполнение защиты МИlIимальноrо напряжения с дейетвием на
отключение автоматов электродвиrателей с выдержкой времени не более
0,5 с.
Действия релейной защиты и электроавтоматики, а также технолоrи
ческой защиты и автоматики объединены единством задачи и должны
быть cтporo соrласованы между собой путем правильноrо выбора принци
пов работы и параметров срабатывания (уставок). Несоrласованное дейст
вие этих устройств само является источником аварий или приводит к раз
витию аварий. Поэтому все схемы технолоrических защит, технолоrиче
ской автоматики и управления должны быть подверrнуты тщательному
анализу с целью предотвращения их неправильноrо действия при переры
вах питания. В связи с этим может потребоваться изменение уставок или
отдельных схем технолоrической автоматики и защиты.
Пример 12 1. Опрсдслить ориентировочную допустимую мощность электродви
rатслсй, участвующих в самозапуске, и ток самозапуска, который следует учитывать
при расчетах защиты трансформатора мощностью 1000 кВ'А, 10/0,4 кВ, иK 5,5%,
XT 8,6 мОм. Сопротивление внешней сети составляет ХС О,lх т .
Реш е н и е. Поскольку данные по друrим потребителям, подключенным к ести
1 О кВ, неизвестны, а они тожс MorYT участвовать в самозапуске, вызывая падение Ha
пряжения на сопротивлении Хс, принимаем условием уепсшноrо самозапуска
И ост 0,8 U"OM' Допустимую мощность участвующих в самозапуске электродвиrателей
--
163
I"""
\1
"
\:
опрсделим по выражению (l2 8):
И;'ом,дв 1]дв еоsipдв (и. ш И. ост ) 3802.0,95.0,8 .(1, OS 0,8) 518 кВт.
Рсзп kпуск,ср' И. ост '( ХС + Х Т ) 7.0,8.( 0,86 + 8,6)
При персрывах питания до 0,5 с самозапуском можно обеепсчи,;ь дополнитель
ную мощность электродвиrателсй, которая составляет 70% расчетнои, т.е. 0,7 . 518
362 кВт.
Таким образом, при персрывах питания до 0,5 с допустимая мошность учаетвую
щих в самозапуске 'шектродвиrателей составит 518 + 362 880 кВт.
Вначале раееЧИТhем ток <:амозапуска и проверим остаточное напряжение при ea
юзапуеке после персрыва питания до 0,5 е.
Суммарный пусковой ток по выражснию (12 7):
п п kп.срРсзп 7 .880 12,3 кА
)пуск.дв.п kп,срI1"ом,двп .J3.и .eosip '1] .J3.380.0 8.0 95
1 I IIOМ.ДВ дв дв "
Суммарное эквивалентное сопротивление остановленных электродвиrателсй по (12 2):
Хдв-экв 3801C.J3 .12,3) 17,86 мОм.
Суммарнос расчетное еопротивленис источника питания и остановленных элек
тродвиrателей по (12 3):
Чрасч 0,86 + 8,6 + 17.86 27,32 мОм.
Ток самозапуска по (12 1 О) и (l2 4):
1 С311 t k;lC311 k i И Ш / ( .J3 Чрасч) 0,59 . 1,05 . 3801( .J3 . 27 ,32) 4,98 кА.
Напряжение самозапуска по (12 11):
И. 1,05 / 0,8.
ост 1+.J3.{0,86+8,6).0,S9.12,3380
Расечитасм ток самозапуска и остаточное напряжение при самозапуске после пе
рсрыва питания длительностьЮ свыше 0,5 с, коrда в самозапуске будут участвовать
электродвиrатели мощностью 518 кВт.
Суммарный пусковой ток по выражению (12 7):
п п
L I I1УСК,ДВ,I1 kп,срI1110М,ДВП .J3.и .eosip '1]
I 1 IIОМ.ДВ ДВ Д8
Суммарное эквивалентное сопротивление остановленных электродвиrателей по (l2 2):
Х,,-экв 380/( .J3 .7,25) 30,3 мОм,
Суммарное расчетное еопротивлсние источника питания и остановленных элек
тролвиrатслсй по (l2 3):
Ч:расч 0,86'" 8,6'" 30,3 39,76 мОм
Ток самозапуска по (12 4):
1 С 'I1 и ш / (.J3 Ч:расч) 1,05 . 380 / ( .J3 . 39, 76) 5,8 кА
Напряжение самозапуска по (l2 5):
И ост ИшХдв-экв / Хrрасч 1,05'30,3/39,76 0,8.
Таким образом, самозапуск в обеих случаях будет успешным, однако для расчетов
защиты трансформатора следует учесть наиболее тяжелый случай, Korna ток еамоза
пуска равен 5,8 кА.
![
:1
I!
,
,11
11,
, !:
11
l!
1 ",1
' "1 !
, '1
11
"1
' I '!!
:'!
I i!!!
[; ,l
11
11
"1
'1
I:,!
1::1
1:,1
, I
j ,
11 :
!' I
1"
!;I'
н
I '
, I
"
i
7.518 7,25 кА
.J3 .380.0,8.0,95
164
Особенности самозапуска винтовых маСJlонасосов. В собственных
нуждах напряжением 0,4 кВ rазоперекачивающих компрессорных станций
во мноrих случаях преобладает наrpузка электродвиrателей винтовых Ha
сосов, применяемых для создания масляноrо уплотнения вала перекачи
вающих rаз наrнетателей. Винтовые масляные насосы, именуемые в даль
нейшем маслонасосами уплотнений (МНУ), имеют постоянный момент
Сопротивления и в соответствии с изложенным выше, казалось бы, не MO
[ут участвовать в самозапуске. Однако для электродвиrателей МНУ, яв
ляющихся особо ответственными потребителями, оказывается возможным
успешно осуществить самозапуск при тех же остаточных напряжениях, что
и для электродвиrателей с вентиляторным моментом сопротивления. Для
этоrо используется специальное устройство насоса пусковой клапан,
предусмотренный заводом изrотовителем для облеrчения пуска и YMeHЬ
шения мощности двиrателя, в сочетании с особой схемой управления дви
rателями МНУ (рабочим и резервным).
В наСТОящее время для масляноrо уплотнения применяется винтовой
насос типа МВH 30 320 (табл. 12.1), Мощность, потребляемая электродви
rателем насоса, зависит от давления масла, определяемоrо противодавле
ни ем rаза (табл. 12.2). Поэтому для разных типов наrнетателей, предназна
ченных на разные давления rаза, применяются разные электродвиrатели
(табл. 12.3). Наиболее распространены наrнетатели на давление 5,5 и 7,5
МПа.
Таблица 12.1
Номинальные параметры винтовоrо маслонасоса уплотненнй MBH 30 320
Параметры
Частота в ащения, об/мин
1450 2900
Давление, МПа
Объемный асход, л/с
Мощность, кВт
5,5
2,15::1: 0,2
18::1: 1,7
7,5
1,8::1:0,2
23,5 ::1: 2,6
5,5
4,5 ::1: 0,4
35::1: 3,2
7,5
4,2 ::1: 0,4
47::1:4,5
Таблица 12.2
Характернстики BllНTOBoro иасоса MBH 30 320
Параметры I Давленис, МПа
/0 1,0 I 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 I 8,0 9,0 10
П, и чаетотс вращсния 1450, об/мин
Мощность, кВт 4 6,8 9,2 11,9 14,2 16,7 19 21,1 24,3 27,8 32
Расход, л/с 2,7 2,52 2,45 2,4 2,3 2,22 2,12 2,02 1,88 1,65 1,37
кпд, % 99 94 90 87 85 84 81 75 69 6I 52
МОЩНОСТЬ,кВт П, и частоте ВРащения 2900, об/мин
6 11,3 16,8 21,8 27,5 32,6 37,6 42,8 48,6 55,5 64,5
Расход, л/с 5,4 5,1 4,88 4,75 4,62 4,55 4,5 4,4 4,2 3,85 3,6
КПЛ,% 99 94 90 87 85 84 82 80 78 73 66
!
т
1:
I
1:
::1
! 1 ';
,,'
ii
"
/1
:1
1:
"
!j
,!
,1:
, :1
1'1:
i !!
'1
165
Таблица 12,3
Характеристики элеКТРОДВllrателеii МНУ
370 18 1 520 12 1
Тип наrнстателя 7,5 5,5
Максимальное давление rаза, МПа
Мощность насоса, кВт 47 35
Мощность двиrателя, кВт 55 40
А 2 Ю 2 A 2 72 2
Тип двиrателя
Кратность пусковоrо тока lп ск.пя/ 1 н,пв 7 7
Кратность пусковоrо момента к минимальному 1 1
Мп"ск.пJ Ммнн.пв 1 1
Кратность минимальноrо момента к номинальному
М,шн.пJ м",пв 2,2 2,2
Кратность максимальноrо момента к номинально
МУ М,шкс.пв/ Мн,пв
На однотипных наrнетателях устанавливаются МНУ с одинаковыми
электродвиrателями, однако не все они потребляют одинаковую мощ ость.
Часто применяют двухступенчатое сжатие rаза. Наrнет тели первои CTY
пени создают меньшее давление rаза, наrнетатель второи ступе и боль
шее, следовательно, маслонасосы уплотнений этих нarнетателеи, работая
на разное противодавление rаза, потребляют разную мощность и имеют
разный момент сопротивления на валу (см. табл. 12.2).
При пуске насоса, находившеrося в резерве, он не сразу начинает по
треблять максимальную мощноСТЬ, а набирает се постепенно блаrодаря
работе пусковоrо клапана, входящеrо в состав блока клапанов (рис. 12А).
В начале пуска насоса обратный клапан 2 и предохранительныи клапан 13
закрыты, и весь поток масла от винтовоrо насоса направляется через OT
крытое сливное отверстие 8 золотника 7 пусковоrо клапана на слив 9. Раз
мер сливноrо отверстия 8 устанавливается реryлировочным винтом 6. По
мере разворота насоса давление масла увеличивается и в конце разворота
определяется открытием сливноrо отверстия, достиrая (по данным завода
изrотовителя) 1 2 МПа. Через продольное отверстие с жиклером 4 в золот
нике 7 давлени передается в верхнюю полость 5 клапана. При достижении
в этой полости давления 0,3 МПа и более клапан начинает закрываться,
поетепенно сжимая пружину 10 и перекрывая сливное отверстие 8. Дли
тельность закрытия клапана реryлируется винтом 6 и диаметром отверстия
жиклера 4 в пределах 2 15 с, что значительно больше длительноети пуска
электродвиrателя, поэтому в период пуска насос потребляет неБОЛЬШ:О
Мощность (т. е. имеет небольшой момент сопротивления), определяему
11
li!1
1"
:1
i
,
1 '
т
167
166
3 4 5 6
,{ 7
13 8
9
вращающий момент двиrателя пропорционален квадрату напряжения и
должен быть на 10% больше момента сопротивления, а пусковой момент
двиrателя М пуск равен номинальному мн, нетрудно получить выражение
для оетаточноrо напряжения, при котором двиrатель сможет развернуть
насос:
'!
И ОСТ > 1,I.М с == /,I,Р\ ,
Ин М lIуск Р н
(12 13)
'!
!
i:
"
10
[де Р II номинальная мощность электродвиrателя.
По известному значению Р, из (12 13) находим. что для двиrателей с
номинальной мощностью 55 и 40 кВт остаточное напряжение, при котором
двиrатель сможет развернуть насос, соетавляет соответственно 0,59И н и
0,69И н . Таким образом, при И ОСТ == 0,7И н пуск обеспечивается.
После закрытия пусковоrо клапана насос заrpужается в соответствии с
давлением масла (rаза), при этом максимальная наrpузка двиrателя мощ
ностью 55 кВт составит Р] == 47 -t" 4,5 кВт, а максимальная наrpузка двиrа
теля мощностью 40 кВт составит Р] == 35 + 3.2 кВт (см. табл. 12.1). Макси
мальный момент этих двиrателей в 2,2 раза больше номинальноrо. С уче
том этоrо оетаточное напряжение, при котором двиrатели cMorYT устойчи
во работать, определяется по выражению:
И{)Сl > 1,I.М с 1,I'Р 2 (12 14)
ИН М lIуск 2,2Р н '
По известному значению Р] из (12 14) находим, что для двиrателей с
номинальной мощностью 55 кВт и 40 кВт это напряжение одинаково и co
ставляет И ОСТ == 0,69И н .
Таким образом, при остаточном напряжении 0,7И н двиrатели CMOryT
развернуться, взять наrpузку и продолжать устойчиво работать.
Если же осуществлять пуск насоса с закрытым пусковым клапаном, то
при максимальном давлении rаза и максимальной потребляемой мощности
двиrатели Moryт и не развернуться. В этом случае по (12 13) имеем для
двиrателя мощностью 55 кВт Р] == 47 + 4,5 кВт и И ОСТ == 1,01 Ин, для двиrа
теля мощностью 40 кВт Р\ == 35 + 3,2 кВт и И ОСТ == 1,2И II .
Следовательно, в самозапуске после перерыва питания должны участ
вовать только те винтовые насосы, на которых открыт пусковой клапан.
Это Moryт быть либо резервные (на них пусковой клапан открыт), либо pa
бочие винтовые насосы, если их включать с вьшержкой времени, ДOCTa
точной для открьпия пусковоrо клапана. Винтовые насосы с закрытым
пусковым клапаном не должны участвовать в самозапуске, так как они не
только не cMorYT развернуться при пониженном напряжении, но будут
,ii
l'
I
jJ
'1
I
!
Рис, 12 4. Схема блока клапанов винтовоrо маслонасоса уплотнений
давлением 1,2 Мпа. После закрытия пусковоrо клапана давление масла
становится равным давлению в уплотнении (т. е. противодавлению rаза в
наrнетателе) и весь поток масла 3 поступает через открывшийся обратный
клапан 2 к уплотнению. При этом насос заrpужается полностью и потреб
ляет мощность, соответствующую данному давлению масла (rаза) в уплот
нении.
После остановки насоса золотник возвращается в исходное положе
ние, открывая пусковой клапан. Длительность открытия клапана составля
ет не более 8 с. При недопустимом повышении давления масла OTKpЫBaeT
ся предохранительный клапан 13, уставка KOToporo реrулируется винтом
11, и масло поступает на слив 12.
Рассмотрим, при каком минимальном остаточном напряжении элек
тродвиrатель может, во первых, развернуть насос, и, BO BTOpЫX, устойчиво
работать после взятия наrpузки.
С достаточной дЛя поставленной цели точностью пуск насоса можно
представить происходящим в два этапа: пуск на открытый пусковой кла
пан при небольшой наrpузке, определяемой давлением 1,2 МПа, и набор
наrpузки после закрытия пусковоrо клапана.
В конце пуска насоса на открытый пусковой клапан максимальная по
требляемая мощность (следовательно, и момент сопротивления МС) опре
деляется давлением масла 1,2 МПа, с запасом примем 2 МПа, и составляет
по табл. 12.2 Р\ ==17 кВт. Для упрощения примем, что в начале пуска MO
мент сопротивления тот же, это идет в запас расчета. Учитывая также, что
"',,--Ъ; ... .
168
169
13. АВАРИЙНОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ НА НАПРЯЖЕНИИ 0,4 кВ
от дизель rенератора. При длительности перерыва питания, превышающей
уетавку времени срабатывания АВР на КТП 0,4 кВ, дизель rенератор aB
томатически запускается, отключаются автоматы питания сборки от КТП и
затем включается автомат питания этой сборки от дизель rенератора. Этот
вариант менее предпочтителен, поскольку обеспечить селективность дей
ствия защит в такой схеме при любых режимах ее работы очень сложно.
Одновременный rpупповой самозапуск всех особо ответственных
электроприемников от аварийноrо дизель rенератора может привести к
опасному rлубокому снижению напряжения на шинах КТП, чрезмерному
набросу наrpузки на дизель и ero остановке. Поэтому применяют пооче
редный самозапуск электродвиrателей, выполняемый с помощью схемы
рис. 11 2. Уетавки реле времени типа PB 247 принимаются такими, чтобы
самозапуск следующеrо электродвиrателя начинался в конце пуска преды
дущеrо. При управлении электродвиrателями от САУ технолоrических yc
тановок в них закладывается аналоrичный алrоритм.
Разумеется, устройетва защиты электрической сети должны быть Ha
дежными, селективными и чувствительными не только в режиме работы
сети от основных источников электроснабжения, но и при электроснабже
нии от аварийных иеточников, коrда токи КЗ существенно меньше, чем в
режиме питания от основных источников.
Из изложенноrо видно, <JTO дЛЯ аварийноrо электроснабжения на. Ha
пряжении 0,4 кВ необходимо:
иметь КТП с вводами не только от основных, но и от аварийных ис
точников питания, оснащенную устройствами АВР с автоматическим воз
вратом на секционном выключателе и на вводах от аварийноrо иеточника
электроснабжения;
иметь аварийный источник электроснабжения. В качестве TaKoro ис
точника можно использовать дизель rенератор с быстрым запуском и
включением или третий независимый ввод от энерrосистемы;
обеспечить такое построение сети, при котором выбранные аппараты
защиты обеспечат селективное отключение повреждений не только в pe
жиме работы сети от основных иеточников электроснабжения, но и при
электроснабжении от аварийных источников;
соответствующим образом орrанизовать цепи управления особо OT
ветственных, ответственных инеответственных электродвиrателей и дpy
rих электроприемников.
Требования к аварийным дизеJlь rенераторам. Аварийный дизель
[енератор, кроме быстроrо запуска и включения, должен «вписываться» в
прилеrающую сеть 0,4 кВ. Это означает, что:
мощность дизель rенератора должна быть достаточна для обеспече
ния работы особо ответственных потребителей;
тормозить самозапуск остальных двиrателей, потребляя повышенный ток
и еше больше снижая напряжение на шинах.
Соответственно должны выполняться и схемы управления электро
двиrателей МНУ. В схеме управления устанавливают реле времени КТ ти
па PB 247 (рис. 11 2), позволяющее после перерыва питания включать
винтовой насос только после открытия пусковоrо клапана. Для этоrо BЫ
держка времени реле принимается больше длительноети открытия пуско
Boro клапана. Это же реле времени позволяет обеспечить поочередный ca
мозапуск электродвиrателей МНУ от маломощных аварийных дизель
[енераторов, для чеrо принимаются разные уставки по времени.
При реrулировке винтовых насосов требуется такая настройка пуско
Boro клапана, при которой длительность ero закрытия будет больше дли
тельности пуска или самозапуска насоса и в то же время обеспечивается
минимально возможная длительность ero открытия.
Таким образом, самозапуск МНУ всеrда происходит из заторможеIl
Horo состояния. Поэтому расчетыI самозапуска электродвиrателей МНУ
следует производить без учета снижения пусковых токов при KpaTKOBpe
менных перерывах питания, т. е. без учета выражений (12 10) и (12 11).
Требования к сети, имеющей аварийное ЭJlектроснабжение, Co
rласно ПУЭ [1] при потере двух независимых источников питание особо
ответственных электроприемников должно осуществляться от тpeTbero He
зависимоrо источника, в качестве KOToporo <JacTo используют аварийные
дизель rенераторы напряжением 0,4 кВ с быстрым запуском и включени
ем.
Обычно схемы электроснабжения выполняют так, что все упомянутые
в rлаве 12 rpуппы электроприемников питаются от одних и тех же шин
КТП 0,4 кВ, или от сборок, питающихся от шин этой КТП. Поскольку aBa
рийный дизель rенератор предназначен для питания только особо OTBeTCT
венных электроприемников и обычно имеет оrpаниченную мощность, то
остальные электроприемники при ero запуске должны быть отключены.
Это достиrается с помощью защиты минимальноrо напряжения, OT
ключающей автоматические выключатели неответственных сборок и по
требителей, питающихся от шин 0,4 кВ КТП, а также способами, описан
ными в разделе «Выполнение самозапуска различных rpупп электродвиrа
телей» (rлава 12). Таким образом при длительных перерывах питания, пре
вышающих уставку срабатывания АВР КТП, все потребители, кроме особо
ответственных, будут отключены, поэтому напряжение от аварийноrо ди
зель rенератора может быть подано непосредственно на шины КТП.
Иноrда особо ответственные электроприемники выделяют на отдель
ную сборку, имеющую кроме вводов питания от сети, аварийное питание
«H, ,&
170
171
[енератор должен обеспе<Jивать токи КЗ, достаточные для работы
защит прилеrаlOщей сети и соrласования по чувствительности максималь
ной токовой защита reHepaTopa с защитами отходящих линий 0,4 кВ;
состав защиты [енератора должен соответствовать ero мощности и
условиям применения (см. rлаву 11).
Если оказалось, что защита reHepaTopa не обладает необходимой чув
ствительностью при КЗ, то можно ВЫПОлнить следующие мероприятия:
пересмотреть построение сети 0,4 кВ (разукрупнить наrpузки,
уменьшить номиналы автоматических выключателей отходящих линий),
зто леrко осуществить при проектировании сети, но в условиях действую
щих установок весьма затруднительно;
заказать дизель rенератор с «переразмеренной) мощностью [eHepa
тора.
вившемся токе близкою трехфазноrо К3, который оказывается минимальным по cpaB
нснию с друrими видами К3:
для rCHepaTopa сrдм мощностью 630 кВт уетановившийся ток трехфазноrо
К3 на зажимах reHepaTopa по выражению (2 40) составит:
/ /",r'ОКЗ' /'в.прсп 1I38 '0,63'1O 7170A,
rJIe ОК3 отношснис KopoTKoro замыкания для данноrо rCHepaTopa, /'в,прсп кратность
предельноrо тока возбуждения по отношению к току возбуждения холостоrо хода.
Уставка тока срабатывания МТ3 reHepaTopa по условию чувствительности (11 3)
должна быть не более /с.з 5 / / 1,5 7170/ 1,5 4700 А, что значительно больше тpc
бусмой 3000 А Следовательно, этот rCHepaTop может работать в данной сети.
для reHepaTopa HC634G мошноетью 640 кВт уетановившийея ток трехфазноrо
КЗ на зажимах reHepaTopa составит:
/ /II,r' ОК3. /'в.прсп 1156 . 0,35' 6,92 2800 А,
что совпадает с заводскими кривыми затухания, приведснными на рис. 2 8. Уставка
МТ3 этоrо reHepaTopa по условию чувствитсльноети может составить Bcero
1 / (3) / I 5 2800 /1 5 1860 А что значительно меньше требуемой 3000 А. Следо
с.З КОО' , ,
вательно, этот reHcpaTop не может быть использован в данной сети. Такой жс BЫB Д МЫ
получим даже если нс учитывать возможноети наложения пусков двух двиrателеи, по
екольку в этом случае опредсляюшим будст условис (8 1). Требуемая по этому у:ло
вию y TaBKa МТ3 составляет 3000 А, что также еушеетвенно больше допустимои по
условию чуветвитсльноети МТ3 rcHepaTopa.
rлавная причина тaKoro положения в системе возбуждения rCHepaTopa.
В reHepaTope серии сдrм применена щеточная сиетсма возбуждения ССВ удач:
ной конструкции, которая обеспечивает уетановившийея ток К3 практичсски равныи
еверхпереходному. Дейетвитсльно, сопротивление reHcpaTopa мошностью 630 кВт в
начальный момент К3 по выражснию (2 36) составляет:
" 2 002
XdUII,r 0,16'4 325 О
X= ,ММ,
. r 5".r 738
сверхперсходный ток металличсскоrо трехфазноrо К3 по выражению (2 35):
/(3) 1 ,0 5.4 00 7,5 кА, а установившийся 7,17 кА
кО ,.rз .32,5
reHepaTopbI HC634G мощностью 640 кВт фирмы ST AMFORD имсют беещеточ
ную систему возбуждсния. Их характсрной особенностью является не только быстрое
затуханис токов К3 (Bcero за 0,2 с), но и очень еушсетвеннос снижсние уетановившеrо
ея тока К3 по сравнению с начальным значением. Сопротивление reHepaTopa в началь
ный момент К3 составляет:
" 2 02
х XdU",r 0,17.40 34 мОм
. r 5 11 ,. 800
сверхперсходный ток металличеекоrо трехфазноrо К3:
/3) 1 ,05.400 7 1 кА а уетановившийея - 2,8 кА
кО .J3 . 34 ' ,
Применим вместо reHepaTopa HC634G мощностью 640 кВт reHepaTop НС634К
мощностью 888 кВт (мощность дизсля оетаетея прежнсй). Для Hero:
/ /1I.r' ОК3. /'в,прсп 1604. 0,4' 6,56 4200 А,
Пример 13 1. Оценить допустимость применения аварийных reHepaTopoB разных
типов мощностью 630 кВт с точки зрсния релейной защиты сети для подстанции
0,4 кВ, на которой для защиты отходящих линий примснены селективные автоматиче
скИе выключатели с номинальным током 300 А, током срабатывания отсечки /с.о
2100 А и временем срабатывания 0,2 е. Наиболее мощная наrрузка подключена на
вторичные сборки по два элсктродвиrателя (рабочий и резервный) каждый мощно
етью 55 кВт с номинальным током /",пв 110 А и пусковым /пуск,п в 770 А. При потере
OCHoBHoro питания на шины 0,4 кВ автоматически включается аварийный дизель
reHepaTop, от KOToporo продолжается питание указанных вторичных сборок (HeOTBeTeT
венная наrрузка отключается защитой минимальноrо напряжения перед включением
аварийноrо дизель rенератора). Для предотвращения недопустимой переrрузки aBa
рийноrо дизель rенератора орrанизован поочередный самозапуск электродвиrателей.
р с ш с н и с. Рассмотрим возможность применения reHepaTopoB типа сrдм
мощностью 630 кВт со щсточной системой возбуждения (производетва «Электроси
лы») и типа HC634G мощностью 640 кВт с бесщеточной системой возбуждсния (про
изводетва фирмы STAMFORD), параметры которых приведсны в табл. 2.17.
Опредслим ток срабатывания максимальной токовой защиты (МТ3) reHepaTopa
/с.з из следующих условий:
1. Условие (8 1) еоrлаеования с защитами отходящих линий:
1 с . з k",c . /c,o 1,4' 2100 3ООО А,
rne k ll . c коэффициент надежности соrлаеования защит; /с.о наибольший ток ерабаты
вания отсечек отходящих линий.
2. Условие (11-2) неерабатывания при максимальном рабочем токе (практичсеки
полной наrpузкс reHepaтopa) с учетом пуска наиболее мощноrо двиrателя (учитываем
возможность елучайноrо наложсния пусков двух двиrателсй):
для reHepaTopa cr ДМ мощностью 630 кВт:
/с.з k" (/",r 2 /".nв+ 2 /пуск-пв) 1,2 (1138 2. 110 + 2. 770) 3000 А,
rne /",r номинальный ток rCHepaTopa;
для reHepaTopa HC634G мощностью 640 кВт:
/с.з k ll (/",r 2 /II,ПВ+ 2 /пуск,пв) 1,2 (1156 2. 110 + 2. 770) 3000 А.
З. У словис (11 3) чуветвитсльноети зашиты. Поскольку ток К3 от маломощных
reHepaTopoB затухает очень быстро, то чувствительность МТ3 проверяетея при YCTaHO
т
1,
11'
[
11'
11
"
'1
11
I
!I.
11'
il
11
;1
il
1,
11
l'
I1
'!
il
I
>,";...
172
в этом елучас ток срабатывания защиты reHepaTopa может быть принят:
1 с . з $ 1 З; / 1,5 4200/ 1,5 2800 А.
При 'JТOM коэффициент надежности соrлаеования с зашитами отхолящих линии
составит k ll . c 2800/ 2100 1,33 (приемлемо), а условие нсерабатьшания защиты reHe
ратора при пуекс двиrателей и полной заrрузке reHepaTopa соблюдается только при ИС
ключении елучасв наложения пусков двух двиrателей:
1 с . з k ll (/II., 21 н .дв+ 21пуск.дв) 1,2 (1138 .110 + 770) 2200 А,
что при отсутствии дvуrих решений может быть принято (в приведенном выражении
значение 111., принято исходя из мощности дизеля, а не reHepaTopa, поскольку псреrруз
ка дизеля недопустима).
Таким образом, при применснии reHepaTopa с бесщеточным возбуждением для
данной сети приходится «персразмеривать» мощность reHepaTopa. В данном случае
вместо reHcpaTopa HC634G мощностью 640 кВт приходится применить reHepaTop
НС634К мощностью 888 кВт, а мощность дизельноrо при вода остается равной 630 кВт.
Требования к автоматике КТП с аварийными вводами питания.
Эти подстанции обычно выполняют по схеме на рис. 1 1. Они должны
быть оснащены устройствами АВР секционноrо выключателя (АВР СВ) и
устройетвами АВР дизель rенератора с автоматическим возвратом схемы в
исходное положение при восстановлении OCHoBHoro питания.
Исходное состоянИе схемы рис. 1 1. В нормальном режиме питание подано на оба
рабочих ввода, выключатели QI и Q2 включены, сскционный выключатель Q3 отклю
чсн, выключатсль аварийноrо ввода Q4 включен (через Hero осушеетвляется питание
собственных нужд аварийноrо дизель rенератора), выключатель reHepaTopa Q5 отклю
чен.
При исчезновении напряжения на одной из сскций И наличии напряжения на дpy
rои запускается АВР СВ. После соответствующей выдержки времени отключается BЫ
ключатсль потерявшсй питание ескции QI(Q2), включается сеКI1ИОННЫЙ выключатель
Q3 и обесточенная сскция запитывастея от друrоrо ввода Q2 (QI).
При восстановлении напряжения на отключенном вводе QI(Q2) работает aBTOMa
тика возврата к нормальному режиму. С установленной выдержкой времени сскцион
ный выключатсль Q3 отключается, включается выключатсль ввода QI(Q2) и секция
запитьшаетея от cBoero ввода (при синфазных напряжениях на вводах отключение Q3
происходит после включения выключателя ввода). Схема вернулась в исходнос еоетоя
ние.
При исчезновении напряжения на обеих секциях (вводах) работает АВР аварийно
ro дизсль rенератора. Послс установленной выдержки времени отключаются выключа
тели Q 1 и Q2 обоих вводов и идет команда на запуск аварийноrо дизель rенератора и
включенис ескционноrо ВЫКЛЮЧателя Q3, при rотовности аварийноrо дизсль
reHcpaTopa включается cro выключатель Q5. Обс секции получают питание от аварий
Horo дизель rенератора.
При восстановлении напряжения на вводах QI и Q2 работает автоматика возврата
к нормальному рсжиму. С установленной выдержкой времсни дастся команда на oeTa
нов дизель rенератора, отключсние выключателей Q5 и Q3 с последующим включени
ем Q1 и Q2 и секции запитываются от своих вводов (ссли напряжение восстановилось
только на одном из вводов, Q3 не отключается). Схсма вернулась в исходное состоя
нИе.
....
173
т
i: '
.1
\1
,1
lj;
i,i,
11 ,
1.
!,! !
il
1,
.!i
!I
!il
о.
: i
11,
1:
:1
I1
11
il
.Ii
l'
I
При К3 на ескции выключатель соответетвующеrо ввода отключается своими за
щитами, при этом блокируется АВР СВ и АВР аварийноrо дизель rенсратора.
Требования к устройству АВР секционноrо выключателя СВ [1,3,39,
47]:
АВР СВ должно приходить В действие при исчезновении напряже
ния на шинах или самопроизвольном отключении выключателя ввода и
блокироваться при кз на шинах КТП;
при исчезновении напряжения на шинах АВР должно приходить в
действие от ПУСКОБоrо opraHa минимальноrо напряжения, при этом пуск
АВР должен выполняться с выдержкой времени для предотвращения из
лишних действий при кз в питающей сети или на отходящих линиях, а
также для соrласованноrо действия устройств противоаварийной aBTOMa
тики в сети;
АВР не должно приходить в действие при отсутствии напряжения на
резервном источнике питания. Для этоrо должен предусматриваться пуск
АВР с контролем наличия напряжения на смежной секциИ;
АВР не должно приходить в действие до отключения выключателя
рабочеrо источника для Toro, чтобы предотвратить включение резервноrо
иеточника (СВ) на кз в неотключившемся рабочем источнике. При этом
также исключается возможность несинхронноrо включения двух источни
ков питания;
для уменьшения длительности перерыва питания потребителей pe
зервный источник питания (СВ) должен включаться сразу после отключе
ния рабочеrо иеточника. На секциях с вводами от аварийных ИСТО<JНИКОВ
питания резервный источник питания (СВ) должен включаться с KOHтpO
лем отсутетвия напряжения на потерявших питание шинах со стороны
этих вводов;
действие АВР должно быть однократным, чтобы не допустить He
скольких включений резервноrо источника на неустранившееся кз, срывах
привода выключателя или кратковременных перерывах оперативноrо тока.
OpraH однократности действия не должен выводиться из действия при
ожидании снижения напряжения на потерявших питание шинах;
при восстановлении напряжения на потерявшем питание вводе
должна приходить в действие автоматика возврата от пусковоrо opraHa
максимальноrо напряжения;
пуск автоматики возврата должен выполняться с выдержкой времени
для предотвращения излишних действий при случайных кратковременных
режимах восстановления напряжения и при переходных процессах в пи
тающей сети;
автоматика возврата должна действовать на отключение СВ с после
дующим включением рабочеrо ввода по факту отключения СВ с KOHтpO
лем отсутетвия встречноrо напряжения со етороны аварийноrо источника
питания. При синфазных напряжениях на обоих рабочих вводах допуска
,
1.
' 1:
,,'
,'!l
I . ;:
1 "
I
174
ется включение вводноrо автомата с последующим отключением секцион
Horo по aKTY включенноrо положения обоих автоматов рабочих вводов;
деиствие автоматики возврата должно быть однократным, чтобы не
допустить нескольких включений на неустранившееся КЗ, срывах привода
выключателя или кратковременных перерывах оперативноrо тока.
Заводы из.=отовители аварийных дизель rенераторов обычно оснаща
ют их системои автоматическоrо управления (САУ arperaTa), которая под
дсрживает arperaT в состоянии rотовности к пуску, осуществляет ero aBTO
матическии пуск при исчезновении напряжения на вводе к этому [eHepaTO
ру, а также пуск и останов по внешней команде. Современные САУ обес
печивают разворот [енератора и включение ero автомата за 2 5 с. Доступ к
внутренним алrоритмам этой СА У, особенно при ее выполнении на мик
роп оцессорах, практически невозможен. Для соrласованноrо действия
этои САУ с автоматикой КТП в составе КТП предусматривают дополни
т ьную автоматику, которую условно называют устройством АВР aBa
рииноrо дизель rенератора (АВР ДП.
Требования к устройству АВР аварийноrо дизель rенератора:
АВР дr должно приходить в действие при исчезновении напряже
ния на обоих вводах и секциях КТП от пусковоrо opraHa минимальноrо
напряжения и блокироваться при КЗ на шинах КТП'
пусковой opraH минимальноrо напряжения АВР дr должен иметь
Bыдep KY времени для предотвращения излишних действий при КЗ в пи
тающеи с ти или на отходящих линиях, а также для соrласованноrо дейст
вия устроиств противоаварийной автоматики в сети'
пусковой opraH минимальноrо напряжения A P дr должен действо
вать на отключение выключателей рабочих вводов и блокировать АВР СВ
перед включением [енератора и во время ero работы для предотвращения
несинхронноrо включения;
команда на пуск аварийноrо дизель rенератора должна даваться по
факту отключения выключателей вводов. После окон'чания пуска САУ ar
peraTa включает автомат дизель rенератора;
ес и аварийный ввод предусмотрен только на одной из секций КТП,
то устроиство АВР должно включать секционный выключатель'
при восстановлении напряжения на одном из вводов до жна прихо
дить в деиствие автоматика возврата от пусковоrо opraHa максимальноrо
напряжен я, при этом пуск автоматики возврата должен выполняться с
вьщержкои времени для предотвращения излишних действий при случай
ных кратковременных режимах восстановления напряжения и при пере
ходных процессах в питающей сети;
автоматика возврата должна действовать на останов аварийноrо ди
зель rенератора (с отключением автомата reHepaTopa от САУ arperaTa) с
последующим включением автомата ввода рабочеrо питания, на котором
восстановилось напряжение, по факту Отключения автомата [енератора.
175
Действие автоматики возврата на включение автомата рабочеrо питания
должно быть однократным.
автоматика возврата должна отключать секционный автомат, если
напряжение восстановилось на обоих вводах.
Если для аварийноrо электроснабжения вместо дизель rенератора ис
пользуется третий независимый ввод от энерrосистемы, то автоматика BЫ
полняется аналоrично, но с действием непосредственно на выключатель
аварийноrо ввода Q4, рис. 1 1.
Выбор уставок АВР. Напряжение срабатывания пусковоrо opraHa
АВР ПРИllимается из условий:
полноrо отсутетвия напряжения;
несрабатывания в условиях самозапуска электродвиrателей в сети
высшеrо напряжения, которое может составлять 0,55 ИН'
Поэтому эксплуатационным циркуляром rлавтехуправления по экс
плуатации энерrосиетем N!! Э 6/73 от 22.05.73 установлено напряжение
срабатывания пусковоrо opraHa АВР:
Ис.АВР 0,25И н , (13 1)
Время срабатывания пусковоrо opraHa АВР принимается наибольшим
из следующих условий:
отстройка от времени действия защит, КЗ в зоне действия которых
вызывают уменьшение напряжения ниже уставки срабатывания пусковоrо
opraHa АВР:
,[
I!i
J
II!
ji!
,11
1,
';1
i:
i l 'l
':1
11
'ii
11
i
I1
'!
tCA.BP t с . з + "'t,
( 13 2)
[де t с . з наибольшее время срабатывания защиты линий, отходящих от
шин, [де установлено АВР или от шин питающей подстанции, КЗ в зоне
дейетвия которых вызывают срабатывание пусковоrо opraHa АВР по Ha
пряжению; "'t ступень селективности, для реле времени со шкалой до 9 с
принимается 0,5.....0,6 с, для реле времени со шкалой до 20 с принимается
1 ,5 2 с;
соrласование с временем действия АВР питающей подстанции:
tC.ABP tc.ABPI+ t зап ,
(13 3)
[де te.AIJPI время действия АВР питающей подстанции, t зап время запаса,
зависит от разброса срабатывания реле времени в схемах АВР и времени
отключения и включения выключателей, принимается 1 3 с;
соrласование с временем действия АПВ питающей линии (при OДHO
кратном АПВ):
I
!;
,1'
1;
!!
tc.AIJP t с . з + t АПВ + t зап ,
(13А)
[.
IIJ
.
I
176
rде t с . з время действия защиты, которая охватывает всю линию; tлпв yc
тавка АПВ линии; t зап время запаса, зависит от типов и реле времени за
щит, АПВ и АВР, принимается 1,5 3,5 с.
Обычно условие соrласования с временем действия АПВ питающей
линии приводит К <Jрезмерному увеличению времени действия АВР. Из за
зтоrо, а также учитывая, что АПВ может быть неуспешным, последнее yc
ловие часто иrнорируют, считая, что если есть напряжения на соседней
секции, лучше быстро включить резервное питание, а при восстановлении
напряжения на потерявшем питание вводе восстановить нормальную cxe
му с ПОмощью автоматики возврата.
Напряжение срабатывания пусковоrо opraHa автоматики возврата к
нормальному режиму И с . внр принимается из условий:
восстановления напряжения;
несрабатывания в условиях самозапуска электродвиrателей в сети
высшеrо напряжения, которое может составлять 0.55И н ,
Поэтому напряжение срабатывания принимается:
И с . внр 0,8И н . (13 5)
Время срабатывнияя автоматики возврата из условия предотвращения
излишних дейетвий при случайных кратковременных режимах BOCCTaHOB
ления напряжения и при переходных процессах в питающей сети принима
ется 15 20 с.
rде заказать подстанции, предназначенные специально для aBa
РИЙНОI"О электроснабжения. Такие подстанции серийно производятся пе
тербурrскими предприятиями ОАО «ПО Элтехника», ОАО «Новая Эра»,
ОАО «Электропульт», а также Минским Электротехническим заводом им.
В.И. Козлова. ни MorYT применяться в любых электроустановках, тpe
бующих аварииноrо электроснабжения. Под станции поставляются KOM
плектно с трансформаторами и имеют две секции шин с рабочими вводами
от трансформаторов, секционный выключатель, один или два аварийных
ввода (по заказу). В качестве аварийных иеточников энерrии MorYT быть
применены или дизель rенераторы, или третий независимый ввод от энер
rОсистемы. Подстанции оборудованы цифровыми блоками БМРЗ О 4
БМПА и БМЦС, в которых реализованы алrоритмы работы АВР СВ и АВР
аварийноrо дизель rенератора (ввода от энерrосистемы) с автоматическим
возвратом. Кроме Toro, в этих блоках реализованы чрезвычайно важные
функции дальнеrо резервирования отказов защит и выключателей, а также
блокировки максимальных токовых защит при пуске и самозапуске элек
тродвиrателей (см. ниже). Предусмотрена также защита минимальноrо Ha
пряжения с действием на отключение неответственных потребителей. Для
MecTHoro упуавления предусмотрена специальная панель управления с
мнемосхемои, измерительными приборами и орrанами управления и сиr
1
Ij
1,
'11
'1!
177
нализации. Для дистанционноrо управления предусмотрены оптические
каналы связи.
Аварийные дизель rенераторы предпочтительнее заказывать на заво
де «Звезда» или в ЗАО «Звезда Энерrетика» (r. Санкт Петербурr), по
скольку по первичной и вторичной коммутации они орrанично «вписыва
ются» в схемы автоматики указанных под станций и имеют время разворо
та и включения в сеть не более J.-4 с.
1\
l'
J
li
i.!
!:
i;!
'1
,11
:1
!I
11
I
"1
11
14. ДАЛЬНЕЕ РЕЗЕРВИРОВАНИЕ ОТКАЗОВ ЗАЩИТ И
ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ В СЕТЯХ 0,4 кВ
Для сетей 0,4 кВ (в отличие от сетей более высоких напряжений) xa
рактерно большое влияние активных сопротивлений и сопротивления
электрической дуrи на значения токов коротких замыканий (КЗ), резкое
снижение тока КЗ по мере удаления от шин 0,4 кВ питающей подстанции,
а также сравнительно низкая надежность основных защитных аппаратов
автоматических выключателей.
Поэтому проблема дальнеrо резервирования отказов защит и выклю
чателей в сетях 0,4 кВ представляется весьма актуальной [38,48, 49].
Резервирование защит отходящих от шин 0,4 кВ линий с помошыо
максимальных токовых защит трансформаторов 6 (IО)/О,4 кВ или вводных
автоматических выключателей, установленных между трансформатором и
шинами 0,4 кВ, как правило, не обеспечивается.
Покажем это на примере сети, питающейся от трансформатора мощ
ностью 1000 кВА, И к 5,5%. Ток срабатывания максимальной токовой
защиты трансформатора I с . з обычно находится в пределах от 2 до 5 номи
нальноrо тока трансформатора I H . T , условно примем среднее значение I с . з
3,5 . I H . 1 3,5 . 1445 5060 А. Определим зону действия этой защиты.
Суммарное значение сопротивления Zr, соответствующее надежному cpa
батыванию этой защиты, равно:
Z Ин 400.103 38,1 мОм,
r Jj.l с . з .k ч . R JЗ'5060'1,2
[де k ч . R коэффициент чувствительности при КЗ через переходные сопро
тивления (с учетом электрической душ в месте КЗ).
Это суммарное с опротивление можно представить в в иде:
zr (XC +Х Т + х ш +x K )2+(r.r +r ш + r K +R д )2 ,
[де Хе индуктивное сопротивление питающей трансформатор системы,
принимается равным 0,1 'Хт; Х Т и r T соответственно индуктивное и актив
J I '
1 i
:
178
ное сопротивления трансформатора, равны 8,6 и 2 мОм; Х Ш и r ш индук
тивное и активное сопротивления шин 0,4 кВ подстанции, принимается
равным 0,17 и 0,31 мОм; Х К И r K индуктивное и активное сопротивления
кабеля 0,4 кВ до места КЗ, значение Х К можно не учитывать, поскольку оно
на порядок меньше r K ; R д переходные сопротивления контактов и элек
трической дуrи в месте КЗ, принимается равным 15 мОм.
Решая это уравнение относительно r K , получим r K 19,5 мОм. По из
вестному активному сопротивлению кабелей можно найти их длину, то
есть зону резервирования, в пределах которой рассматриваемая макси
мальная токовая защита может отключить трехфазное КЗ (табл. 14.1).
Таблица 14.1
Зона резервирования обычной МТЗ для трансформатора
мощностью 1000 кВ'Л, "К 5,5%
Сечение кабсля У дсльное еопро Длина зоны резервирования, м,
с алюминиевыми тивлснис пои уетавке МТ3 roaHcdJOoMaTooa
жилами, кабсля, 3,5 /н.т
мм 2 мОм/м 5/ н . т
3х25 1,54 12 4,9
3х35 1,1 17 6,9
3х50 0,769 25 9.9
3х70 0,549 35 13,8
3х95 0,405 48 18,7
3х120 0,32 60 23,7
3х150 0,256 76 29,7
Реальные длины кабелей в сети 0,4 кВ по условию падения напряже
ния MorYT быть в 5 15 раз больше соответственно для кабелей больших и
малых сечений.
Таким образом, обычная максимальная токовая защита не обеспечи
вает резервирования защит и выключателей отходящих линий и при отказе
последних возможны заrорания кабелей, пожары в кабельных каналах,
полное и длительное поrашение подстанции с остановкой соответствую
щеrо технолоrическоrо оборудования и большим ущербом.
В 1975 [оду в Атомтеплоэлектропроекте было разработано устройство
дальнеrо резервирования отказов защит и выключателей для сетей 0,4 кВ
атомных электростанций [19,48], состоящее из набора серийно выпускае
мых реле (два токовых реле, одно реле активной мощности, два промежу
точных реле, реле времени и указательное реле), однако в схемах обще
промышленных подстанций оно не применяется из за большоrо количест
ва используемой релейной аппаратуры, сложности расчетов и наладки He
обходим ости связей контрольными кабелями с защитой минимальноr Ha
179
[1
1I
,1:
'и
!;
пряжения, установленной со стороны питаюшей секции 6(1 О) кВ и не
очень большой чувствительности, а также из за ero сущеетвенных Heдoc
татков оно автоматически выводится из работы в период rpупповоrо ca
мозапуска электродвиrателей и реаrирует только на трехфазные КЗ.
Внедрение в практику релейной защиты цифровой техники позволило
выполнить дальнее резервирование на новых принципах, в основу которых
положен непрерывный анализ текуших параметров сети и вычисление
критериев, по которым можно однозначно идентифицировать возникнове
ние КЗ в сети 0,4 кВ. Это дало возможность:
получить весьма протяженную зону резервирования и обеспечить
удобную наетройку требуемой зоны резервирования;
отличить ток самозапуска от тока КЗ и не выводить дальнее резерви
рование из работы в период самозапуска электродвиrателей;
обеспечить работу дальнеrо резервирования при любых видах КЗ (а
не только при трехфазных);
обеспечить направленность действия (несрабатывание при КЗ «за
спиной»);
надежно фиксировать возникающие в сети переходные процессы и
предотвращать при этом возможную ложную работу дальнеrо резервиро
вания;
обеспечить несрабатывание при включении статической наrpузки.
i!
!
"li
! ,
'Ij
11
I
1I
';,1
11
:,
!i: l ]
i, :
;!!:,
!j!
: I
1::
,1
,1,
i 1
1;'
i]:;
:j
'1:
1'.
{
1'1
j'l;
'1, :
IIJI
111
н
'1 l'
Ниже рассмотрен алrоритм дальнеrо резервирования (авторы разра
ботки Эдлин М.А., Беляев А.В.) реализованный в блоке БМРЗ 0,4 произ
водства НТЦ "Механотроника" [49, 50]. Блок уетанавливается на вводе
0,4 кВ. К нему подведены питание постоянным или переменным оператив
ным напряжением 220 В, цепи трансформаторов тока ввода и напряжения
щин (рис. 14 1).
Алrоритм состоит из трех независимых rpупп условий срабатывания
дальнеrо резервирования (ДР), каждая из которых выдает команду на OT
ключение выключателя ввода (или трансформатора).
Первая zpyппa условий срабатывания ДР. Команда на отключение
формируется, если одновременно выполняются следующие соотношения:
bl1a'?k-bl 1p И bl 1a > О, (I4 1)
bl 1a > /бл или /2 '? /2 нб.доп, (14 2)
Ы>/др' (14 3)
Условие (J4 J) анализирует соотношение между приращениями aK
ТИвноrо bl 1a И реактивноrо bll p тока прямой последовательности. При КЗ
I
11
1;
1 ',11
,i!
, .1
,'!II
180
181
н
Первый из этих режимов включение статической наrpузки. Для пре
дотврашения пуска ДР введена уставка блокировки при включении стати
ческОЙ наrpузки Iбл, которая принимается по выражению:
Iбл k H I CT . H , (14А)
[.:\с I CT . H наибольший возможный ток активной статической (недвиrатель
ной) наrрузки подстанции, включаемой одновременно в нормальном pe
жиме или после перерывов питания; k H коэффициент надежности, при
ни мается равным 1,2 1,3. При отсутствии статической наrpузки принима
ется Iбл 0,2 I H . T .
Второй из этих режимов допустимый несимметричный режим. Для
предотвращения пуска ДР введена блокировка при допустимом токе неба
ланса 12 нб.доп'
Условие 12 12 нб.доп обеспечивает также пуск дальнеrо резервирова
ния при удаленных несимметричных КЗ, при которых условие Ы'а > I бл
моrло бы запретить ero работу из за недостаточноrо значения bll a .
С учетом выражений (9 2), (9 3) и (9 3a), принимая во внимание, что
токи прямой 11нб, обратной 1 2н б и нулевой IОнб последовательности равны и
в сумме составляют полный ток небаланса, можно принять уставку по дo
пустимому току небаланса обратной последовательноети:
для трансформаторов У/У-
1 > 0,5/нт ( 14 5 )
2нб.ПОП 3
для трансформаторов tJ./Y-
> 0,6/ н . т ( 14 6 )
12нб.поп
Для [енераторов 0,4 кВ с rлухозаземленной нейтралью допустимый
ток небаланса следует принимать в соответетвии с ТУ на [енератор, при
отсутствии точных данных можно принимать:
1 > k H .O,2/ H . r (14 7)
2 нб.ДОП 3
В этих выражениях I H . T номинальный ток питающеrо трансформато
ра 6(10)/0,4 кВ; III.r номинальный ток [енератора; k H коэффициент Ha
дежности, принимается равным'} ,2 1,3.
Условие (14 3) является условием соrласования ДР по чуветвительно
СТИ с автоматическими выключателями, установленными в конце желае
мой зоны резервирования. Оно предотвращает пуск ДР при удаленных КЗ,
находящихся за пределами этой зоны. В этом условии /';. 1 приращение
любоrо из фазных токов; I np уставка соrласования, определястся по BЫ
ражению:
:! I
Сб.
н
a
К1
Рис. 14 1. Схема сети 0,4 кВ
преобладает приращение активноrо тока, при пуске (самозапуске) элек
тродвиrателей реактивноrо. При нормальном напряжении на шинах 0,4
кВ или ero снижении коэффициент k равен 1, однако после скачкообраз
Horo повышения напряжения этот коэффициент автоматически становится
равным 2 на время 200 мс. Это предотвращает излишний пуск дальнеrо
резервирования после кратковременных снижений напряжения, после KO
торых приращение активноrо тока двиrателей 0,4 кВ может KpaTKOBpeMeH
но превысить приращение реактивноrо [51]. Такое явление наблюдается,
например, после быстроrо отключения КЗ в сети ВН и нн токовыми OT
сечками. Повышение значения k в течение 0,2 с оказывается достаточным
для предотвращения излишнеrо срабатывания ДР, поскольку алrоритм
анализирует приращения текущих значений тока относительно средних
значений, вычисленных за предшествующие 0,16 с. Через 0,2 с средние
значения практически оказываются равными текущим. После фиксации
пуска ДР обновление средних значений прекращается до возврата ДР.
Условие (14 2) предотвращает излишний пуск ДР в допустимых экс
плуатационных режимах, коrда условие (14 1) выполняется, но ДР не
должно работать.
l'
'1
j'
!Ii
,1
!:I'
i: 1
.,
"
"
'111
11."
"1
["
'i
1:1;'
1I
,1
J
, ,
1[1',
1'. !
; 1 ,1
,1 ;\
,1'.1
1,,:
! I ';
"11
"1'
I i
.;,!
:\
182
183
/др /еоrл k H . e /е.о,
(1 4 8)
Тдрl на отключение секционноrо, и со второй Т др 2 на отключение BBOД
Horo выключателя 0,4 кВ. Выдержки времени выбираются на ступень ce
лективности больше максимальных токовых защит этих выключателей.
Условия направленностиДР. Все перечисленные алrоритмы, а также
рассматриваемая далее дополнительная етупень ДР, не работают в услови
ях кз «за спиной» (в питающей сети 6 10 кВ), коrда:
/\а<О (14 11)
[де k H . e коэффициент надежности соrласования, принимается по данным
табл. 5.17; /е.о ток срабатывания отсечки автоматическоrо выключателя,
с защитой KOToporo производится соrласование. Соrласование выполняет
ся без учета влияния наrpузки, так как по принципу работы (на прираще
нии тока) это влияние учитывается автоматически.
При выборе значения /е.о, вводимоrо в выражение для расчета /пр, сле
дует учитывать конкретную конфиrурацию сети. Например, для сети, по
казанной на рис. 14 1, в качестве /е.о можно принять наибольший из токов
срабатывания отсечек автоматических выключателей Q3, защищающих
отходящие от вторичных сборок Сб линии. В этом случае дальнее резерви
рование полностью охватывает зону действия защит выключателей Q2 и
не выходит за пределы зоны действия защит выключателей Q3. При этом
имеется в виду, что отсечки выключателей Q2 линий, отходящих от rлав
Horo щита 0,4 кВ, должны иметь достаточную чувствительность при дуrо
вых кз в конце защищаемых линий, в противном случае возможны из
лишние отключения секции устройством дальнеrо резервирования.
В ряде случаев можно принимать значение /еоrл> исходя из желаемой
зоны резервирования по данным приводимых далее табл. 14.2 и 14.3 с уче
том 3.2.27 ПУЭ (шестое издание).
Вторая zpyппa условий срабатывания ДР. При близких трехфазных
кз условие (14 1) может не выполняться из за преобладающеrо влияния
индуктивности шинопровода 0,4 кВ. Для идентификации кз в этих
случаях введены условия:
/2 /2 нб.доп и Р 2 > О.
(I 4 12)
ji
,1
!I
:1
I
r'i
'I!
'il
,;1 , '
\ !
:1 i
'111
I 1 i
I.!
I11
J!
':1
1
:1
I!
'1
j,
"1
11
.1
, I
'11
или
/\ > 2/ н ; И I < 0,5 ин ,
(l4 9)
rде Р2 мощиость обратной последовательноети.
Условие (14 11) определяет направленность при симметричных кз.
Условие (14 12) определяет направленность при несимметричных кз,
причем анализ направленности выполняется в тех случаях, коrда значение
/2 равно или превышает уставку /2 нб (при меньших значениях ДР заблоки
ровано ).
Дополнительная ступень ДР с зависимой от тока xapaKтepиcти
кой (ЗДР). Эту функцию рекомендуется использовать, если токовая OT
сечка автоматическоrо выключателя отходящей от шин 0,4 кВ линии не
охватывает всю длину линии, а ее последний участок защищается зависи
мой от тока защитой этоrо выключателя, а также в случаях, коrда из за yc
ловия (14 3) дальнее резервирование не охватывает всю длину линии.
Зависимая от тока характеристика ЗДР описывается уравнением:
13,5 Т
t .
е.з / 15' (I4 13)
1 '
/е.з
[де 1 е . з время срабатывания защиты; / / /е.з отношение тока, протекаю
щеrо через защиту, к току ее срабатывания; Т Тздр устав ка времени cpa
батывания защиты на независимой части характеристики,
Ток и время срабатывания ЗДР выбирается из условия соrласован я с
зависимой характеристикой автоматическоrо выключателя отходящеи от
щита 0,4 кВ линии, имеющеrо наибольший номинальный ток, без учета
наrpузки, поскольку эта защита реаrирует на приращения тока (подробнее
см. rлаву 16).
ЗДР действует с выдержкой времени 1 е . з на отключение секционноrо
выключателя и с выдержкой времени 1 е . з + (Т др2 Т др\) на отключение BЫ
ключателя ввода. Поэтому для обеспечения ее действия на выключатель
ввода должны быть введены уставки Т др \ и Тдр2 независиМо от Toro, BBe
дена ли функция ДР.
j
11"
[де /( ток прямой последовательноети; /н номинальный ток источника
питания ввода 0,4 кВ (трансформатора, [енератора); И\ напряжение пря
мой последовательности; ИН номинальное напряжение секции 0,4 кВ.
Третья zpyппa условий срабатывания ДР. При близких несиммет
ричных кз условия (J4 1) и (14 9) MOryT не выполняться. Подобные режи
мы характеризуются большими и сопоставимыми по величине значениями
токов прямой /1 И обратной /2 последовательностей. Для идентификации
этих режимов введена следующая rpуппа условий:
/2 /2 нб.доп;
/2 > /(/4;
6. / /др'
(l4 10)
Таким образом, дальнее резервирование срабатывает. если существу
ют следующие условия: (14 1) и 04 2) и (14 3); или (14 9), или (14 10).
Все эти rpуппы условий имеют общие элементы реrулируемой BЫ
держки времени и два выходных реле, действующие с первой выдержкой
I
'ii:
j"
' 1
'о
:i'
",
i l
,]
Ji
':[
184
Эффективность дальнеzо резервирования.. Зона дальнеrо резерви
рования при трехфазном металлическом КЗ (в метрах) определяется сле
дующими тремя условиями, из которых принимается меньшее значение:
Первое условие. Пуск ДР состоится, если приращение активноrо тока
больше уставки lбл :
Ы1а>lбл . (l4 14)
Для конца зоны резервирования это соотношение принимает вид
blla k H lбл , (l4 15)
[де k H коэффициент надежности, учитывающий точность работы блока
БМРЗ и поrpещности трансформаторов тока, принимается равным 1,1.
Активная составляющая тока трехфазноrо металлическоrо КЗ (в кА)
за кабелем длиной / (в метрах) определяется по выражению
IKa U ф / r Yn Uфr уд
l /2rJ n +/2 Х уд 2 l /2r2 +/2х2 / ( r.2 +х2 ) ' (14 16)
"J' "УД УД УД УД
rде И Ф фазное напряжение сети, принимается равным 230 В' х и r
, уд УД
соответственно индуктивное и активное удельные сопротивления кабеля
мОмш. '
Если учесть, что перед КЗ кабель уже был заrpужен активным током
lдоп (допустимая наrpузка на кабель), то приращение активноrо тока будет
меньше:
Ы ка bl 1a Ифrуд 1
/ ( 2 2 ) доп' (14 17)
r yn + ХУД
Подставляя выражение (l4 17) в (14 15), находим длину зоны резер
вирования:
/ Ифr уд
(kнl бл + lдоп){r/ д + X Д) . (14 18)
Второе условие. Протяженность зоны резервирования оrpаничивается
условием соrласования защит по чувствительности, которое предотвраща
ет пуск ДР за пределами желаемой зоны резервирования:
bl>lnp' (l4 19)
Для конца зоны резервирования это соотношение принимает вид
Ы k H lnp' (l4 20)
Приращение полноrо тока при КЗ определяется выражением
Ы И Ф
/ InOH'
r. 2 +х 2
УД УД
откуда длина зоны резервирования:
(l4 21)
i
..
185
l' .
I
1
U ф
/ (14 22)
(kHI др + 1 ДОП ) r/n + X Д
Третье условие. Протяженность зоны резервирования оrpаничивается
условием сравнения приращений активной и реактивной составляющих
тока КЗ:
bl1a"?bl 1p
Значение bl 1a находится по выражению (l4 16), а значение
выражению (14 24):
Ы Ы U ф / ХУД UфХ УД
lp кр 1 / , 2 / 2' 1 / 2 2 / 2' ( 2 2 ) '
" ryn + ХУД" r yn + ХУД r yn + ХУД
Подставляя выражения (14 16) и 04 24) в (14 23), находим:
И фr уд U фХ VД
l > J
/ (r/ n +X Д) ДОП 1 (r/ n +X Д)'
(14 23)
bl 1p по
.1.
"
,
'1,
!.
04 24)
i '
(14 25)
ii!
1'"
. I
откуда для предельноrо случая находим:
Uф(r уд Xyд)
/MaKC ( ) .
1 дон r/ II + X Д
Условие (14 26) начинает сущеетвенно влиять на длину зоны резерви
рования при больших сечениях кабелей (особенно с медными жилами), KO
[да их индуктивное сопротивление становится сравнимо с активным.
Данные по протяженности зоны резервирования, полученные по BЫ
ражениям (14 18), (14 22) и (14 26), приведены в табл. 14.2 и 14.3. Зоны
указаны дробью, в <Jислителе по условию (14 18), в знаменателе по yc
ловию 04 22). Значения в скобках соответствуют случаю, коrда протя
женность зон резервирования оrpаничивается условием (14 26).
Допустимая длина кабеля по условию падения напряжения L доп pac
считана по выражению (4 1) из расчета, что cosq1 0,8 и sinq1 0,6. Из co
поставления данных, приведенных в этих таблицах, видно, что возможные
зоны резервирования при правильно выбранных уставках блока сущеет
венно превыщают значения допустимых длин кабелей.
Таким образом, длину зоны резервирования можно оценить по дaH
ным табл. 14.2 и 14.3, а также по соотнощениям между расчетными токами
КЗ в разных точках защищаемой сети 0,4 кВ и наибольшей из уставок lnp и
lбл (см. далее пример 16 1).
У стройство может применяться в кабельных сетях для кабелей с алю
миниевыми и медными жилами любоrо сечения, в воздушных сетях с
алюминиевыми исталеалюминиевыми проводами сечением 70 мм 2 И Me
нее, с медными проводами сечением 50 мм 2 И менее. Для больших сечений
,l i
.!: . 1 '
i! ;
:::::
j!1
ji:i
11r:
,j!i
,j!;'
,:i
1:
JI , !
I"!
{i
:i!'
l'
'iii
1 1 '11
.,
j"
11:
' 1 " ,
It
'1
.1 1
\
'1,
1;1
'\
11
1:1
(14 26)
186
воздушных проводов устройство не работает из за Toro, что активное co
противление проводов меньше индуктивноrо.
ТаБлица /4.2
Ориентировочная протяженность зон резервирования для кабеля
с а.'Iюминиевыми жилами при трехфазном металлическом КЗ
Сече Протяженность зоны, м,
r уд , Худ, /доп, при уставках /бл (в числителе)
ние, мОм/ L доп ,
мм 2 мОм/м кА и / 'n (в зна:\1еНlпеле) в кА
м при м
0.30 0,60 0,90 1,20 1,50
35 1,1 0,068 0,140 443 260 180 140 Ш
443 260 180 140 115 178
50 0,769 0,066 0,175 590 355 255 200 160
590 355 255 200 160 200
70 0,549 0,065 0,210 770 470 340 270 220
770 470 340 270 220 229
95 0,405 0,064 0,255 945 600 450 350 290
960 610 450 350 290 248
120 0,320 0,064 0.295 1105 720 540 430 360
1130 730 540 430 360 264
150 0,256 0,063 0,335 1270 850 640 il.Q 430
1310 870 655 520 430 283
185 0,208 0,063 0,385 1420 970 740 600 500
1480 1010 770 620 520 292
240 0,160 0,055 0,465 1620 1140 880 720 610
1710 1210 930 760 640 307
О ТаБлица / 3
риентировочная протяженность зон резервирования для кабеля
с медными жилами при трехфазном металлическом К3
Сече Протяженность зоны, м,
ние, r уд , Худ, /доп, при уставках /бл (в числителе) L доп ,
, мОм/м мОм/м кА И /nn (в знаменителе) в кА
MM
0,30 м
0,60 0,90 1,20 1,50
35 I 0,61 0,086 0,180 730 440 320 245 200
730 440 320 245 200 236
50 0,43 0,086 0,225 930 580 420 330 270
940 590 430 340 280 258
70 0,3 0,073 0,275 1200 780 570 450 380
1230 800 590 470 390 294
95 0,22 0,072 0,330 1430 950 715 570 480
1510 1000 750 600 500 317
-i ';;. ,...,.""..... : . .. ' .. .. .
,"",
187
д
6
Про ОЛ:JlCение та JЛU!iЫ /4.3
Сече Протяженность зоны, м,
НIIС, r уд , ХУД' /доп, при уставках /бл (в числителе) Lдоп>
, мом/м мОм/м кА и / nn (в знаменителе ) в кА м
:\1M
0,30 0,60 0,90 1,20 1,50
120 0,18 0,07 0,385 1550 1060 810 650 540 321
1670 1140 870 700 590
150 0,14 0,07 0,435 (151 о) 1200 920 750 630 343
1340 1030 840 700
185 0,115 0,069 0,500 (1175) (1175) 990 810 680 344
1150 940 800
240 0,089 0,06 0,605 (950) (950) (950) 920 790 354
(950) 950
15. БЛОКИРОВКА МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ
ТРАНСФОРМАТОРОВ 6(10)/0,4 кВ И АВАРИЙНЫХ ДИЗЕЛЬ
rEHEPATOPOB ПРИ САМОЗАПУСКЕ ЭЛЕктРодвиrАТЕЛЕЙ
Как известно, для сетей 0,4 кВ блокировка максиМальной токовой за
щиты (МТЗ) по напряжению обычно не применяется, поскольку пусковой
opraH напряжения оказывается нечувствительным из за большоrо оетаточ
Horo напряжения при дуrовых КЗ (см. пример 11 1 и работу [19]). Вследст
вие этоrо уставку МТЗ по току приходится отстраивать от токов самоза
пуска, поэтому в ряде случаев защита находится на пределе чувствитель
ности.
Выполнить блокировку МТЗ ввода на щины 0,4 кВ от трансформатора
или [енератора при пуске и самозапуске электродвиrателей без использо
вания пусковых opraHoB напряжения удалось в блоке БМРЗ 0,4. Введение
этой блокировки позволяет значительно снизить ток срабатывания МТЗ и
обеспечить ее хорошую чувствительность.
Задача была решена на основе анализа тех же самых соотнощений
между приращениями активной и реактивной составляющих тока прямой
последовательности, которые использовались для алrоритма дальнеrо pe
зервирования отказов защит и выключателей. При самозапуске (пуске)
электродвиrателей увеличение тока происходит в основном за счет peaK
тивной составляющей. Поэтому блокировка вводится, если одновременно
выполняются условия {15 1), (15 2), (15 3):
k'l'1/ lp > l'1/l a , (IИ)
I!
i
'j
! !
'1,
:1
1. ,
l'
.\
'1'
'1
11:
11,'
i,.
'1:
1,
11,
.
/, > 0,9 . /с.з,
( И 2)
( 15 3)
l'1 /la > 0,1 /с.з,
188
rде lе.з ток срабатывания блокируемой етупени максимальной токовой
защиты ввода (трансформатора, [енератора), оетальные обозначения как
в выражениях (]4 1) и (14 11).
Для обеспечения надежноrо срабатывания МТЗ в условиях КЗ блоки
ровка запрещается при rлубоком снижении напряжения:
U 1 < 0,5U н ,
а также в условиях появления больщой несимметрии токов:
12> 12 нб.доп И 12> I1 / 4. (l5 5)
/\J1. ( В условиях КЗ «за спиной» (в питающей сети), коrда имеют место co
ClI,&1)( 'отношения (14 1 1) и (l4 12), блокировка МТЗ вводится в работу. Это пре
c;\.fJjLlot 1 дотвращает излишнее срабатывание МТЗ из за увеличения тока, потреб
l3яемоrо электродвиrателями 0,4 кВ.
В блоке БМРЗ 0,4 блокировка МТЗ выведена на отдельное выходное
реле, что позволяет блокировать внешнюю МТЗ, например установленную
со CTOpOHЬ ВН трансформатора. Осуществляется также блокировка одной
из ступенеи МТЗ, предусмотренной в самом блоке. В етарых модификаци
ях блока эта функция работает при условии ввода в работу функции даль
Hero резервирования, в новых модификациях блока эти функции работают
независимо друr от друrа. Попутно заметим, что в блоке предусмотрены
также защита от замыканий на землю 31o, функционирующая от отдельно
[о трансформатора тока, устанавливаемоrо в нейтрали силовоrо трансфор
матора, и алrоритмы АВР секционноrо выключателя и АВР аварийноrо
дизель rенератора 0,4 кВ с автоматическим возвратом.
Все алrоритмы опробованы на функционирование на физической MO
дели НИИПТ и показали надежную работу в условиях КЗ разноrо вида в
сети, с учетом влияния двиrательной и статической наrpузки, и надежное
несрабатывание при КЗ «за спиной». Записаны и переданы на заВОk
изrотовитель тестовые осциллоrpаммы, с помощью которых на установке
РЕТОМ можно осуществлять выходной контроль функционирования бло
ка перед поставкой потребителю.
(l5 4)
16. РАСЧЕТ УСТАВОК БЛОКА БМРЗ-О,4
МаксимаJIьная токовая защита. Здесь и далее значения уставок по
току приведены в первичных величинах. Для ввода в БМРЗ 0,4 необходи
мо преобразовать их во вторичные величины с учетом реальных коэффи
циентов трансформации трансформаторов тока.
Первая ступеllЬ МТЗ (обозначение на дисплее блока [») имеет неза
висимую от тока характеристику и два пусковых opraHa тока, rpубый (обо
значение AI») и чувствительный (БI»). Чувствительный пусковой opraH
тока работает только при введенной функции блокировки МТЗ при пуске и
"-.
F
......... .. "- .. -
189
самозапуске электродвиrателей. rрубый пусковой opraH тока работает Bce
[да, независимо от Toro, введена или выведена функция блокировки МТЗ
при пуске и самозапуске электродвиrателей.
Ток срабатывания rpубоrо пусковоrо opraHa МТЗ (AI») выбирается
наибольшим из следующих условий:
несрабатывание при максимальном рабочем токе Iраб.маке с учетом
ero увеличения в k езп раз при самозапуске электродвиrателей с учетом воз
врата защиты после отключения внешнеrо КЗ
1 > k H .k e1n . 1
е.З k раб. макс ' (16 1)
в
[де k H коэффициент надежности, принимается равным 1, 1 1,2; k B коэф
фициент возврата защиты, принимается равным 0,95; Iраб.маке максималь
ный рабочий ток, принимается равным номинальному току питающеrо
трансформатора (reHepaTopa), А; k езп коэффициент самозапуска, учиты
вающий увеличение тока при самозапуске (пуске) электродвиrателей по
сравнению с Iраб.маке (произведение k езп . Iраб.маке может быть заменено pac
четным током самозапуска lезп электродвиrателей и друrой наrpузки).
При отсутствии самозапуска электродвиrателей или для наrpузки без
пусковых токов (электрическое отопление, печи) k езп 1 и ток срабатыва
ния
i "
1 kH 1
> .
е.1 k раб.маке'
в
(l6 la)
1, ;
[де Iраб.маке принимается с учетом допустимой переrpузки источника пита
ния, например, для трансформатора допускается аварийная переrpузка на
30----40%, соответетвенно Iраб.маке (1,3-;.-1,4)/ H . T ;
несрабатывание при полной наrpузке трансформатора (аварийноrо
[енератора) и пуске наиболее мощноrо электродвиrателя
lе.1 k H ( /раб,маке i + Iпуек.маке) , (16 2)
п 1
[де k H то же, что в (l6 1); 1) раб.маке i сумма максимальных рабочих TO
1
ков электроприемников, питающихся .от трансформатора (аварийноrо [e
нератора), кроме двиrателя с наибольшим пусковым током Iпуек.маке ;
несрабатывание защиты питающеrо секцию ввода при действии yCT
РОйства АВР секционноrо выключателя, подключающеrо к этой секции
наrpузку друrой секции, потерявшей питание
lе.з kн(/еЗП2 +kjраб.макеl)' (16 3)
[де k H то же, что в (16 1); lезп2 максимальный ток самозапуска секции,
j,
:i
i', '
'1
! .'
" i
:1 i
!I ';
1 ': i
i'
l ' I
, ,
, i
190
потерявшей питание и включающейся от АВР; 1 ра б.маКСl максимальный
рабочий ток не терявшей питание секuии; k коэффиuиент, учитываю
щий увеличение тока двиrателей не терявшей питание секции при сниже
нии напряжения вследствие подключения самозапускающейся наrpузки
друrой секции, при преимущественно двиrательной наrpузке принимается
равным 1,5, при небольшой доле двиrательной наrpузки принимается paB
ным 1,0;
соrласования по току с защитами отходящих от шин 0,4 кВ линий
1с.] k H . C . 1с.о,
(16А)
[де k H . C коэффиuиент надежноети соrласования, принимается по данным
табл. 5.17; 1с.о наибольший из токов срабатывания отсечки автоматиче
ских выключателей отходяших линий, А.
Коэффициент чувствительности этоrо пусковоrо opraHa проверяется
следующим образом:
при питании от трансформатора по двум условиям (16 5) и (16 6)
(2)
k (2) = 1к.мин > 1 5
ч , ,
1с.]
1(2)
k(2) = >1 2
чR 1 "
с.]
[де 1;2 ин и 1; токи двухфазноrо металлическоrо и дуrовоrо КЗ на ши
нах 0.4 кв при минимальном режиме питающей энерrосистемы;
при питании от [енератора по условиям (16 7) и (16 8)
1(3)
k(3) = >15
чоо 1 "
с.]
1(3)
k(3) = кRoo > 1 2
чRоо 1 "
с.]
[де 1; и 13100 значения установившихся токов трехфазноrо металличе
cKoro и дуrовоrо КЗ на щинах 0,4 кВ соответственно.
Ток срабатывания чувствительноrо пусковоrо opraHa (БI») мтз BЫ
бирается наибольшим из условий (16 la) и (16А), поскольку при BBeдeH
ной блокировке защиты при пуске и само запуске электродвиrателей oc
тальные условия можно не учитывать. Поскольку этот opraH работает
только при введенной блокировке защиты при пуске и самозапуске элек
тродвиrателей, то одновременно с выбором уставок этоrо opraHa нужно
выбрать и уставки блокировки (см. далее). .
Коэффициент чувствительности этоrо пусковоrо opraHa проверяется
при токах КЗ на шинах 0,4 кВ, рассчитанных с учетом токооrpаничиваю
(16 5)
( 16 6)
(16 7)
(16 8)
r
.!<J
191
щеrо действия переходных сопротивлений и электрической дуrи в месте
повреждения (Rn = 15 мОм) следующим образом:
при питании от трансформатора при токе двухфазноrо КЗ l; и
минимальном режиме питающей системы
k(2) = 1(2)!I > 15' (16 9)
чR KR с.з , ,
при питании от [енератора при установившемся токе 1 -ю трехфаз
Horo КЗ
(3) 1 (3) / 1 > 1 5
k чR kR-ю с.з , .
(16 10)
Выдержка времеuи МТЗ после срабатывания rpубоrо или точноrо
пусковых opraHoB общая.
С первой выдержкоЙ времени мтз деиствует на отключение секци
OHHoro выключателя. Она принимается из условия селективности по Bpe
мени с отсечками отходящих линий 0,4 кВ:
I с . з .\ = I с . о + t!.1 ,
(16 11)
[де I с . о наибольщее время срабатывания отсечек автоматов отходящих
линий 0,4 кВ; t!.1 ступень селективности, принимается равной 0,2-----0,3 с.
Со второй выдержкой времени мтз действует на отключение выклю
чателя ввода от трансформатора (reHepaTopa). Она выбирается на ступень
селективности больще, чем на отключение секционноrо выключателя:
I с . з .2 = I с . з .1 + t!.t . (16 12)
Вторая ступеuь МТЗ (обозначение 1» является защитой от переrpуз
ки. Может иметь зависимую или независимую от тока характеристику. Зa
висимая характеристика описывается уравнением (14 13), таким же, как
для дополнительной ступени дальнеrо резервирования с зависимои от тока
характеристикой.
Защита действует на отключение выключателя ввода от трансформа
тора (reHepaTopa) или на сиrнал.
Ток срабатывания выбирается по выражению (16 la), в котором зна
чение k H принимается равным 1 ,05 1,1, а 1 ра б.макс равным номинальному
току трансформатора (reHepaTopa).
Время срабатывания принимается из условия отстройки от длительно
сти самозапуска (пуска) электродвиrателей Iс]п :
для независимой характеристики
I с . з (1,3 7 1,5) I сзп ; (16 13)
для зависимой характеристики время срабатывания Т= Тх задается
на независимой части характеристики (при кратности тока в реле
1,
1 :
1..
ji
1,
. i
I i
.1
.1 "
II!
-1
, !I
192
Iр 1 О'/ е . з ). Подбирается такая характеристика, при которой обеспечивается
условие (16 13) при токе в реле Iр lезп k езп . Iраб.маке. у ставку по BpeMe
ни ТХ можно определить непосредственно из уравнения (l4 13) по извест
ным значениям lезп / Т е . з и /е-з 1,5 /езп
1,5'/еЗII' ( СЗП 1 ]
Т С.l
X
9
Блокировка МТЗ при пуске ИJIИ самозапуске электродвиrателей.
Работает только при введенной функции блокировки мтз. В старых MO
дификациях блока эта функция работает при условии ввода в работу функ
ции дальнеrо резервирования, в новых модификациях блока эти функции
работают независимо друr от друrа. Для правильной работы блокировки
МТЗ должны быть введены следующие уставки:
уставка срабатывания чувствительноrо пусковоrо opraHa мтз пер
вой ступени Б 1» по току, выражения (l6 1a) и (l6A);
уетавка допустимоrо небаланса по току обратной последовательно
сти, выражения (14 5), (14 6) и (14 7).
Защита от однофазных КЗ. Обозначение защиты на дисплее тзнп.
ТОК срабаmываllИЯ выбирается по выражениям (9 1)7(9A).
Выдержка вре.\1еllИ на отключение секционноrо выключателя прини
мается по выражению:
(16 14)
/е.з.\ /е.з.лин + 6./,
( 16 1 5)
[де /е-злии наибольшее время срабатывания специальной защиты от КЗ на
землю или отсечки отходящей линии; 6./ ступень селективности, прини
мается как в выражении (l6 11).
Выдержка времеllИ на отключение выключателя ввода от трансфор
матора (reHepaTopa) принимается по выражению (16 12).
Дальнее резервирование отказов зашит и выключателей отходя
щих линий. Обозначение ДР. При использовании этой функции требует
ся ввести следующие уставки:
номинальный ток источника питания (трансформатора, [енератора)
I н ;
уставку блокировки дальнеrо резервирования при включении стати
ческой активной наrpузки, принимается по выражению (l4 4);
уставку соrласования (ток соrласования) I др по чувствительности с
автоматическими выключателями линий 0,4 кВ, установленными в конце
желаемой зоны резервирования, принимается по выражению (14 8);
уставку допустимоrо небаланса по току обратной последовательно
сти в нулевом про воде понижающеrо трансформатора или [енератора при
,
J'" : & ,.r ",,,,,,-
193
несиММетричной наrpузке, принимается по выражениям (14 5), (l4 6),
(l4 7).
Выдержки времени дальнеrо резервирования на отключение секцион
Horo Тдрl и вводноrо Т др 2 выключателей нринимаются на ступень селек
тивности больше времени срабатывания мтз:
на отключение секционноrо выключателя
Tnpl /с.з.\ + 6./,
(I6 16)
[де l с . з .\ время действия МТЗ на отключение секционноrо ВЫЮIючателя;
на отключение вводноrо выключателя
Т ЩJ2 /с-з.2 + 6.1,
(l6 17)
('де l с :,.2 время действия мтз на отключение вводноrо ВЫКЛЮ<Jателя.
Зону действия дальнеrо резервирования можно определить но COOT
ношениям между расчетными токами КЗ в разных точках защищаемой ce
ти 0,4 кВ и наибольщей из уставок I др и I бл (см. пример 16 1).
ДОПOJIНительная ступень ДР с зависимоЙ от тока характеристи
кой (ЗДР). Характеристика защиты определяется уравнением (14 13).
Ток срабатывания (обозначение на диснлее блока Тз) выбирается из
условия соrласования с зависимой характеристикой автоматичеСКОl'О BЫ
ключателя отходящей от щита 0,4 кВ линии, имеющеrо наибольщий номи
нальный ток, без учета наrpузки, поскольку эта защита реш'ирует на при
ращения тока:
1 С:' k 1I.с . 1 е.п ,
(l6 18)
[де Т с . п ток срабатывания защиты от переrpузки автоматическоrо выклю
чателя, с защитой KOToporo про изводится соrласование; k... e коэффициент
надежности соrласования, принимается в зависимости от разбросов тока
срабатывания защиты от переrpузки равным 1,15 1,3.
Время срабатывания защиты Тздр задастся при 1 O KpaTHOM токе cpa
батывания. При этом подбирают такую защитную характеристику ЗДР, KO
торая была бы селективной с защитой от переrpузки автоматическоrо BЫ
ключателя отходящей линии во всем возможном диапазоне токов кз.
Для облеrчения подбора нужной характеристики ЗДР поступают
следующим образом. Вначале выбирают значение тока соrласования Т СОrЛ ,
при котором соrласуемые характеристики сходятся наиболее близко. В Ka
честве Hero можно принять 'шачение тока срабатывания электромаrнитной
отсе<JКИ автомаТИ<Jескоrо ВЫЮIючателя отходящей линии.
Далее по защитной характеристике автоматическоrо выключателя OT
ХОДящей линии определяется время срабатывания ero защиты от переrpуз
ки lс.з.лии при токе соrласования. Время срабатывания ЗДР при токе соrла
сования должно составить:
i '1
!
.1'
. !
194
( сош ( С.З.лин + 11(,
(l6 19)
[де I1( ступень селективноети, принимается в зависимости от разбросов
зависимой характеристики защиты отходящей линии в пределах 2 10 с.
Уставку по времени ЗДР можно определить непосредственно из ypaB
нения 06 20), полученноrо из (14 13), по известным значениям Icur.i I с . з
и (соrл:
(сOlЛ . ( 1;01"11 1 ]
Т с.з
здr 9
ЗДР действует с выдержкой времени (с.з на отключение секционноrо
выключателя и с выдержкой времени (с.з + (Т др 2 T JIp1 ) на отключение BЫ
ключателя ввода, (с.з определяется уравнением (14 13). Поэтому для обес
печения ее действия на выключатель ввода должны быть введены уставки
T JIp1 и Т др 2 независимо от Toro, введена ли функция ДР.
После выбора уставок на карте селективности строят характеристики
защиты автоматическоrо выключателя отходящей линии и резервной за
щиты, по которым окончательно проверяют условия селективности при
всех возможных значениях тока.
Советы по применению функции дальнеrо резервирования. Для
эффективноrо использования функции дальнеrо резервирования блока
БМРЗ 0,4 необходимо правильно построить сеть 0,4 кВ, выполнить KOOp
динацию защит и сети 0,4 кВ. В противном случае эта функuия может OKa
заться недостаточно эффективной или излишне чувствительной.
Действительно, как показано выше, функция ДР может чувствовать
очень удаленные КЗ, а если ближайший к месту КЗ автоматический BЫ
ключатель ero не чувствует или затяrивает отключение, то ДР может из
лишне отключить ввод и поrасить подстанцию.
Поэтому очень важно иметь уверенность, <JTO все защиты в сети BЫ
браны правильно и обеспечивают отключение КЗ с достаточной чувстви
тельностью. Для этоrо нужно иметь детальные расчеты сети и защит, чем,
к сожалению, часто пренебреrают.
Наряду с этим необходимо оптимальным образом определить нужную
зону резервирования, правильно выбрать значение I JIp I соrл , то есть зна
чение тока срабатывания отсечки автоматическоrо выключателя I c . o , с за
щитой KOToporo производится соrласование ДР, а также значение 1 6л (см.
выражения (14 8) и (144)). Длину зоны резервирования определяет наи
большее из этих значений. Вряд ли следует резервировать всю сеть до по
следней лампочки. Целесообразно сопоставить ущерб от возможноrо OТKa
за автомата удаленноrо участка сети с ущербом от поrашения секции шин
0,4 кВ или всей подстанции, учесть способ прокладки кабелей, возмоЖ
(16 20)
",;.
::-.
195
ра сп р о стр анения пожа р а на рядом проложенные кабели и друrие об
ность
стоятельства. Исходя из этоrо определить те защитные аппараты, которые
уст Р езе р ви р овать После выбора I CO I"1l и 16, на схеме сети следует OT
след . .
Ь ЗОН Ы в кото р ых обеспечивается дальнее резервирование защит, и
метит ,
убедитьСЯ в их достаточности.
ПрИ:\1ер 16 1. Рассчитать уставки и выдать задание на рабочее проrpаммирование
(наладку)'блоков БМР3 0,4, установленных в КТП с двумя трансформаторами 10/0,4 кВ
ью 10 00 кВ, А 1 i445А (р ис.16 1). 3начения токов К3 вточкахКI К5
МО[ДНОСТ , П.Т
0,4к8
0,4к8
8А52rзз
160А
2240А
о
'"
:::. ::;
+ о
",00
ф
х
м
iD
'"
:::. ::;
+ о
'" '"
ф '"
х
м
N
::;
о
'"
'"
К2
4.2кА
2.0кА
Сб.1
'"
'"
:::. ::;
+ о
",О
ф"'-
Х
м
75к8т
150А
о
75к8т
150А
К4
2.2кА
1,4кА
К5
1,2кА
0.8кА
н
н
Рис. 16 1. Схема к примеру 16 1
i i
приведены на рисунке для минимальноrо режима питающей энерrосистемы,
первое значение 1 (3) вто р ое [(1) Типы автоматических выключателей отходящих
КR' KR'
ЛИний, их параметры и длины кабелей также показаны на рисунке. Например, BA55 39
тип выключателя' 320 и 1600 соответственно номинальный ток расцепителя и ток
срабатывания отсе ки, А. Все кабели с алюминиевыми жилами, кабели питания дви
rателей с непроводящей оболочкой, остальные с алюминиевой оболочко й. К ши
намО,4 кВ подключены шесть участвующих в самозапуске электродвиrателеи мощно
i;
,1 ;
i. ,
il'
i '1
; !
196
стыо по 75 кВт (номинальный ток 150 А, пусковой 1050 А). Двиrатели имеют BЫHOC
ную ре.1ейную зашиту от однофазных К3 с TOKO I срабатывания 150 А (первичных). На
вводах 0,4 кВ установлен блок БМРЗ 0,4 ВВ, 1ащиты KOToporo действуют на отключе
ние BBoJlHoro и секционноrо выключателя, на секционном выключателе блок aBTOMa
тики БМПА. Токовые цепи БJJока подключены через трансформаторы тока с коэффи
циентом трансформации 1500/5. В указанных блоках реализованы функции защиты и
АВР с автоматическим возвратом.
Реш е н и е. Первая ступень МТ-З. fрубый opraH МТ3 А r ». Ток срабатывания
принимаем наиБОЛЬШИ I, исходя из следующих условий:
несрабатывание при маКСИМ lЫЮМ рабоче:\1 токе с учетом самозапуска электро
двиrателей, условие (l6 1):
[ k".k езп [ 1,2 2 О 6
е,з . раб.маке О 95 5 О 600 А ,
8 '
['де 5200 ток самозапуска (А) шести электродвиrателей мощностью по 75 кВт (расчет
не приводится);
нссрабатывание при полной наrрузке трансформатора и пуске наиболее мош[ю
1'0 электродвиrате,lЯ (75 кВт), условие (l6 2) [с:. 1,2(1445 + 7' 150) 3000 А;
несрабатывание защиты питающеrо секцию ввода при действии устройства АВР
секционноrо выключателя, подключающеrо к этой секцни наrрузку ,,\руrой секции, по
терявшей питание, условие (l6 3) [е,з 1,2(3.1050 +],5.3 .150) 4600 А;
соrласования с наибольшей токовой отсечкой выключателей отходящих линий,
условие (l6A) [с:. 2: 1,4 . 2240 3200 А.
Лринимаем [с '. 6600 Л первичный ток или 6600 . 5/ 1500 22 А вторичный.
Чувствительность rрубоrо opraHa защиты при К3 на шинах КТП в минимальном
режиме k 0,87 . 10,2/ 6,6 1,34 на пределе.
Чувствительный opraH МТ3 Б 1 ». Для повыщения чувствительности защиты
вводим в работу чувствительный opraH МТ3 с блокировкой при пуске и самозапуске
электродвиrателей. Поэтому при выборе уставки срабатывания условия (16 1), (16 2),
(16 3) можно не учитывать и принять ток срабатывания наибольшим из условий
(l6 la), (l6 4). По условию (16 la) с учетом допустимой переrpузки трансформатора
[е-з &.1,4'[рабмаке 1.4.1445 2350 А, по условию (16А) [с:. 3200 А.
k8 0.95
Принимаем наибольшее значение, то есть 3200 А. Вторичный ток срабатывания
составляет 3200. 5/ 1500 10,7 А.
Чувствительность этоrо opraHa зашиты при К3 на шинах КТП в минимальном pe
жиме k 0.87' 10,2/ 3,2 2,7 достаточна.
Для использования чувствительноrо opraHa МТ3 с блокировкой необходимо дo
полнительно рассчитать уставку допустимоrо небаланса по току обратной последова
тельности. Принимаем, что ре %ный ток небаланса в нулевом проводе трансформатора
составляет не более 0,3 номинальноrо. С учетом (9 3a) по выражению (14 6) имеем
[2нб,доn 2: 0,6'1445/3 290 А. принимаем 300 А. или во вторичных токах
300'5!1500 1 А. Следует иметь в виду, что в старых модификациях блока эта функция
работает при условии ввода в работу функции дальнеrо резервирования, в новых MO
дификациях блока эти функции работают независимо друr от друrа.
Выдержка времени для обоих opraHoB МТ3 обшая, на отключеНИе СВ принимает
ся на ступень больше вьщержки времени селективноrо выключателя ВА 55 39 (она
1"
.
t
1:
197
равна 0.1 с) по выражению (16 1]) 1 е . з .! 0,1 + 0,2 0,3 с, на отключение выключателя
вво;Щ по выражению (16 12) принимаем 1 е .й 0,5 с.
Вторая cтyпellb А,П-З (защита от пере?рузки). ПРИНИ laем независимую xapaKтe
истику с действием на сиrН l. Ток срабатывания принимаем [с.з2: 1,1 . 1445/ 10,95
670 А первичных, или 1670. 5/ 1500 5,6 А ВТОРИЧН IХ. Выдержку времени по yc
ловию отстройки от длительности самозапуска двиrателеи принимаем \5 с.
-Защита от однофазных К-З. Поскольку на линиях питания электродвиrателеи yc
тановлена выносная релейная защита от однофазных К3, имеющая ток срабатывания
\50 А, то ток сраба[ыallияя зашиты выбираем но соrласованию с током срабатывания
отсечки ВЫК1ючателей отходящих линий питания сборки 1, выражение (9 1), [ез 2:
1.4 1600 2200 А. По условию (9 3a) ток срабатывания [е:! 2: 0,6' 1445 867 А. OKOH
чательно принимаем [е.з 2200 А первичных И;IИ 2200 . 5/ 1500 7,3 А вторичных.
Выдержку времени защиты на отключение принимаем аналоrично МТ3. Чувствитель
IЮСТЬ зашиты нри однофазных К3 на шинах КТП k 10,2/ 2,2 4,6 достаточна.
Да1ьнее резервирuвтiие отказов защит и вы1-1ючателейй (ДР). Очевидно. что ни
rрубый, ни чувствительный opraH МТ3 не резервируют отключение К3 в точках К2, К3,
К4, К5. Например, для чувствите;lьноrо opraHa МТ3 при двухфазном К3 в точке к2
k 2) О,Х? . 4.2/ 3,2 \,1 < 1,2, однофазные К3 в 'ПОЙ точке не чувствуют ни этот opl'aH,
ни зашиrа от однофазных К3.
ДЛЯ BBOila дальнcrо резервирования в работу рассчитывае 1 следуюшие уставки во
вторичных токах:
НОМI1IШJlЫIЫЙ ток трансформатора [",Т \445 . 5/ 1500 4,1; А; .
уставка б;юкировки лаЛЫlе['о резервирования при включении статическои Ha
rРУ1КИ (значение тока которой принимаем 0,2 . 1445 300 А) [бп 1.2' 300 360 А пер
вичных или 360 . 5/ 1500 1,2 А вторичных;
устав ка соrласования по чувствительности с отсечками автоматических выклю
чателей, уе'IaJювленнЫх в концс зоны резервирования. Принимае l, что зона резерви
рования не должна ВЫХОДИ1ь за зону действия зашит выключателеи, УСТaJювлеНН IХ на
отходящих от сборки 1 линиях. Для ЛOl'О ВЫIlОЛНЯСМ соrласование с отсечкои BЫ
ключателя BA51 35 по выражению (14 I;) [АР о 1,4 ' 1000 1400 А первичиых И.1И
1400. 5/ 1500 4,7 А ВТОРИЧНЫХ;
уставка lЮПУСТИМOI'О небаланса по току обратной последовательности определе
на ранее и состав..зяет 300 А псрвичных или 1 А вторичных.
Уставкн времени срабатывания дальнеrо резервирования на ОТК;Jючение секци
oHHoro выключате,1Я ТАР! 0,3 + 0,3 0,6 с, на отключение выключателя ввода Т др 2
+ Mc.
-Зона дюыl?оo резервирования. В данном при мере она определяется уставкои
[дp 1400 А. Сравнивая эту уставку с расчетными 'JНачения 1И токов К3 в сети, приве
деННЫ 1II на схеме рис. 16 1, устанавливаем, что дальнее резервирование:
полностью охватывает кабели питания элекrродвиrателей мощностью 75 кВт,
(3) 2 . А [ (1) 2 А ) б' е
поскольку расчетные токи К3 за этими кабелями ([ KR 4, к , KR к O,lblH
уставки [ и даже охватывает часть обмотки элекrродвиrателей. Отметим, что если
бы электродвиrатели не имели чувствительной выносной релеинои зашиты от OДHO
фазных К3, то для предотвращения неселективных отключений уставку [ДР пришлось
бы выбирать из условия соrласования с токовой отсечкой выключателей этих элек
троДвиrателей (1,2 . 2240 2690 А), поскольку последняя не обеспечивает отключе
; .
! !
,
i i
I
:1 ;'
1: ,:
i ii
198
ние однофазпых К3 в копце кабеля. Это сделало бы дальнее ре1ервирование неэффек
тивным;
полностью охватывает кабе.1И питания сборок 1 п 2, причем IIрИ трехфазных и
двухфазных К3 охватывает некоторую часть сети за предела 1lI сборкп 2 (расчетные
токи К3 па сборке 2 / 2,2 кА, / 1.4 кА);
не охватывает зопу вблпзи сборки 3, ПОСКО;JЬКУ токи К3 па :JТоЙ сборке значи
тельно меаьше прпнятой уставкп (/ 1,2 кА, / O, кА). Для обеспечения pe
зервирования отключений К3 в этой зоне южно либо уменьшпть уставку /др, либо
ввестп в действие резервпую зашиту с зависимой характеристикой. В учебных целях
принимаем последнее.
Выбор уставак срабатывания допО"7Нuте.7Ь1IОЙ ступени ДР с зависю",Й от тO
ка характеристикоЙ ОДР). Уставки срабатывания дополнительной ступени защиты
выбираем из условия соrласования с 'швисимой характеристикой авто taтическоrо
выключателя BA55 39 отходя шей от ЩIПа 0,4 кВ линии, имеюше,'о наибольший HO
минальный ток. Полаrаем, что для наладки этоrо выключаТс.1Я задана характеристика
/" расц 320 А; (сл 4 с при токе бl".расц; /с.о 5l".pacu 1600 А.
Ток срабатывания дополнительной ступени защиты по выражению (16 18):
/с.,? 1,2' 1,25' 320 480 А, те 1,2 коэффициент надежности соrласования;
1,25. 320 ток срабатывания 1ащиты от переrрузки автомата BA 55 39.
3начение тока соr.1асования принимаем 1600 А, И.1И 5/"ращ. При этом токе Bpe
мя отключения автомата ero 1ащитой с зависимой характеристикой составит 6 с.
рис. 5 5. Время срабщъшапия ДОПО;lНителыюй ступени ДР при токе соr.1асования по
выражению (l6 19) должно быть (СOlЛ 6 0.2 . 6 + 1 .2 с. ['Ж 0,2' 6 разброс по
времени срабатывания в зоне токов переrpу1КИ (по теХНllчеСКИ 1 условиям в зависи
мости от влияющих на разброс факторов составляет до 20"10). с: 1 время запаса, с.
По уравнению (l6 20) находим время срабатывания Т щр на независимой час
ти характеристики Т щр ,2(1600/ 480 . 1) / 9 2,13 с, принимаем 2,2 с. По ypaBHe
нию (14 13) уточняем вре IЯ срабатывания 1ашиты при токе 1600 А:
13,5 2,2 8 5
(с., 1600/480 1'1.5 ' с.
Строим на карте селективпости характеристики защиты автомата и 3ЛР и убеж
даемся, что ступени селективности достаточны во всем диапазоне токов
(см. таблицу 16 1). Окопчательно ПРИНШ.taем /0 4 0 А первичных, или 1,6 А BTO
ричных, Т'ЩJ 2,2 с (при токе 1 О / с.,).
Таблица 16.1
Про верка селективности дополните:IЫIOЙ ступени ДР с зависимой
защнтной характеристикой (ЗДР) и выключателя ВЛ55 39. /н.раси 320 А
Наименование Вре IЯ срабатывания, с, при токе, А
защиты 500 750 1000 1250 1600
3ДР 475 35,2 18,3 12,3 8,5
Выключатель BA55 39 80 18 15 10 6
/".оаси 320 А
t
1
1.
.i
199
Выбор )'ставок срабатывания автU.\1ar/lllЮ/. Выдержку време и АВР СВ прини
10 вы а жениюю ( 13 3 ) И1 У словия соrласования с временем пеиствия АВР со CTO
мае\! 1
10 . В ' t t . +.6.t 2 + 1 3 с. rJle.6.t ступень селективности, при
раны к. с "'BP с АНР 10 кН
нимае rся равно и 1 с.
Выдержку времени автоматическоrо возврата после АВР СВ прини taем 20 с.
Напряжение срабатывания пусковоrо opraHa АВР по выражению (13 1), фазное
О 5 400 ' '3 58 В' нап р яжение С р абатывания автоматики возврата к HOp
значение.,L. I v.j ,
taЛЬНО !У режи !у (ВНР) по выражению (l3 5), фюное значение, 0,8' 400/,Jз 185 В.
Задание на рабочее проrnа:\1мирование блока БМРЗ ВВ Ilриведено в табл. 16.2.
El'o следует расс taтривать совместно с ЛОПlческой схемой блока, которая приведсна в
руководстве по эксплуата!lИИ.
т а б л и Ц а 16.2
3адание на рабочее проrраммирование БМР3 0,4 ВВ
N Вво;:щмые !lapa leTpbI Содержание инфор taции
кадра Ввод пароля, дата и вре:\1Я последнеrо ввода па
301 ПАРОJlЬ ХХХ
ДАТА хх.Х,х.ХХ роля
ВРЕМЯ ХХ:ХХ:ХХ
302 Ктр 1 1500/5 Ввод КОЭффИl1иента трансфор taции по фа1НЫМ
Ктр 310 1500/5 TOKa ! и току 310
310 МТ3 1» Ввод/вывоп действия первой ступени МТ3 на OT
на ОТКJI ВВЕДЕНА К.1lОчение ВВ (ключ S12), СВ (ключ SII) и TpaHC
на ОТКJI СВ ВВЕДЕНА форматора (ключ S 13)
на ОТКJI Тп ВЫВЕДЕНА
311 МТ3 1» Вво,,\ уставок по току первой ступени МТ3
AI» 22A
Б 1» 10.7 А Ввод уставок по Bpe leНlI первой ступени МТ3,
312 МТ3 1»
Т1» 0,3 с Тl» выдержка времени на отключение СВ,
Т2» 0,5 с Т2 » выдержка времени на отключение ВВ
313 \1Т3 1> Ввод/выво,,\ действия второй ступени МТ3 на от
а ОТКJI ВЫВЕДЕНА ключение (ключ S 14). Ввод/вывод действия BTO
а Ю3 ВВЕДЕНА роЙ ступени МТ3 на реле "ПереrpузкalБМТ3"
(ключ S15)
314 МТ310' НЕ3АВИС Выбор типа характеристики (независимая И.1И об
13 >(l н » 5,6 А ратнозависимая) второй ступени МТ3 (ключ SI6).
Tx(T» 15c Ввод уставок тока и времени срабатывания для
обратнозависимой (1з>, Тх) инезависимой
Он>, Т» характеристик
315 БМТ3 и ДР Ввод уставки ДОПУСТИМОI'О небаланса по току об
12 1 А ратной последовательности 12 БМТ3 и ДР
316 БМТ3 Ввод/вывод действия БМТ3 (ключ S31).
на Б 1» ВВЕДЕНА Ввод/вывод действия БМТ3 на реле "Переrpуз
на Ю3 ВЫВЕДЕНА кalБМТ3" (ключ S17)
: !
. '" . """ ' ." ":"'", _J "'-'",
_._-" ,,,.._.
200
п д
lfJO О.1ж'еНl1е таПШl1bl 16.2
N Вводимые параметры
кадра Содержание информации
317 ДР Ввод/вывод действия первой ступени ДР на OT
на ОТКЛ ВВЕДЕНО ключение ВВ (ключ S34) и СВ (ключ S33)
на ОТКЛ СВ ВВЕДЕНО
318 ДР Ввод уставок по току ДР
Iцр 4,7 А
1бп 1,2 А
1н 4,8 А
319 ДР Ввод уставок по времени ДР
Т ДР1 0,6 с
Т ПР2 0,8 с
320 3ДР Ввод/вывод действия дополнительной ступени ДР
на ОТКЛ ВВЕДЕНО с обратнозависимой характеристикой на отклю
на ОТКЛ СВ ВВЕДЕНО чение ВВ (ключ S36) и СВ (ключ S35)
321 3ДР Ввод уставок дополнительной ступени ДР
Тзцр 2,2 с 1з ток срабатывания,
1з 1,6 А Т здр время срабатывания на независимой части
хаnактеnистики
330 Т3НП Ввод/вывод действия Т3НП на отключение ВВ
на ОТКЛ ВВЕДЕНА (ключ S22), СВ (ключ S21) и трансформатора
на ОТКЛ СВ ВВЕДЕНА (ключ S23)
на ОТКЛ Тр ВЫВЕДЕНА
331 Т3НП Ввод уставок по току и времени Т3НП:
310 7,3 А 3Io ток срабатывания;
То1 0,3 с Тоl выдержка времени на отключение СВ;
Т02 0,5 с Т02 выдеnжка времени на отключение ВВ
341 АВР и ВНР Ввод уставок АВР и возврата к нормальному pe
TaBp 3c жиму по времени
Твнn 20 с
342 АВР и ВНР Ввод уставок АВР и возврата к нормальному pe
UBB> 185 В жиму по напряжениям
UBB< 58 В
Uсекции 58 В
343 Возврат АВР СВ Ввод возврата АВР СВ с перерывом питания или
БЕЗ ПЕРЕРЫВА ШПЛНИЯ без переnыва питания (ключ S37)
390 RS CA XX 3адание ceTeBoro адреса (СА), скорости обмена с
ХХХХХ, п,8,2 верхним уровнем, характеристики последова
ДАТА ХХ.ХХ.ХХ тельноrо канала. Установка текущих даты и Bpe
ВРЕМЯ ХХ:ХХ:ХХ мени. См. пnоект АСУ
-r-
201
17. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ
6(10)/0,4 кВ
В настоящей rлаве рассмотрены лишь некоторые особенности расчета
и выполнения защиты трансформаторов, связанные с появлением на MHO
['их предприятиях собственных электростанций небольшой мощности,
внедрением резистивноrо заземления нейтрали в сетях 6 и 1 О кВ, новых
способах блокировки максимальной токовой защиты при пуске и самоза
пуске электродвиrателей, новых данных о характере rорения дуrи в замк
нутых стесненных условиях КТП 0,4 кВ. По остальным вопросам защиты
трансформаторов слсдует обращаться к работам [1,19,39,52,53,54].
Выбор тока срабатывания максимальной токовой защиты. Выбор
тока срабатывания выполняется по приводимым ниже условиям, из KOTO
рых принимается наибольшее полученное значенис.
1. Несрабатывание при максимальном рабочем токе 1раб.макс с учетом
ero увеличения в k СЗIl раз при самозануске 'шектродвиrателей и возврата
защиты после отключения внешнеl'О кз:
Iс-з 2': " kС'зп1раб."акс ' (17 1)
.
['Де k" коэффициент надежности, принимается для цифровых защит и pe
ле РТАО и PT 80 равным 1,1 .1,2, для реле РТВ равным 1,2 1,4; k. коэф
фициент возврата защиты, принимается для цифровых защит равным 0,95,
для реле PT 40 и PT 80 равным 0,8.....0,85, для реле РТВ равным 0,6.....0,7.
Ток самозапуска 1сзп kсзп1раб.макс определяется из расчетов самозапус
ка. Для трансформатора обычно принимают Iраб.макс l... р
При отсутствии самозапуска электродвиrателей или для наrpузки без
пусковых токов (электрическое отопление, печи) k сзп 1, и ток срабатыва
ния:
, ;1
Ic.3 2': " 1раб.макс'
.
(l7 la)
rде [раб. макс принимастся с учетом допустимой аварийноi1 переrpузки
трансформатора на 30---40%, соответственно Iраб.макс (l ,371 ,4)[н.т,
2. Несрабатывание при полной наrpузке трансформатора и пуске наи
более мощноrо электродвиrателя (этот режим возникает, коrда при полно
стью заrpуженном трансформаторе необходимо включить резервный и oc
тановить рабочий электродвиrатель):
1 с . з k,,(l ра б.макс+ 1 пус к-макс), (17 2)
rдс k H и [раб. макс то же, что в (17 1); 1пуск.макс пусковой ток наиболее
мощноrо электродвиrателя.
1, I
i
\ '
I
202
3. Несрабатывание защиты питающеrо секцию 0,4 кВ трансформатора
при действии устройства АВР секционноrо выключателя 0,4 кВ, подклю
чающеrо к этой секции наrpузку друrой секции, потерявшей питание (ceK
ции 2 на рис. 1 1):
l с . з ;:: kн(Iсзn2+k;/раб.макс(), (l7 3)
[де k H то же, что в (17 1); l сзn 2 максимальный ток самозапуска секции,
потерявшей питание и включающейся от АВР; l ра б.маКСl максимальный
рабочий ток не терявщей питание секции; k коэффициент, учитываю
щий увеличение тока двиrателей не терявшей питание секции при сниже
нии напряжения вследствие подключения самозапускающейся наrpузки
друrой секции, при преимущественно двиrательной наrpузке принимается
равным 1,5, при небольшой доле двиrательной наrpузки принимается paB
ным 1,0.
4. Соrласование защиты трансформатора и защит выключателей со
стороны 0,4 кВ по условиям, рассмотренным в rлавах 8 и 10.
Про верка чувствительности защиты. Общим для проверки чувст
вительности защит является выражение, в котором учитываются вторич
ные токи, при этом коэффициепт чувствительности защиты k ч определяет
ся по выражению:
[
k == р.м"п
ч 1 '
С.р
[де l р . мин минимальный расчетный ток в реле при КЗ на шинах 0,4 кВ в
минимальном режиме работы питающей системы, зависит от вида КЗ,
схемы соединений трансформаторов тока и реле, схемы и вида защищае
Moro элемента; lс.р ток срабатывания реле.
Ток срабатывания реле определяется по выражению:
k(З)[
J == ....Е.....Ы.. (17 5)
с.р п т
(l7A)
[де k ) коэффициент схемы трансформаторов тока при симметричном
режиме.
Расчетные токи в реле l р . мин при междуфазных КЗ и значения коэф
фициента схемы можно найти по табл. 17.1.
Значения коэффициента чувствительности при минимальном токе Me
ждуфазноrо металлическоrо КЗ на щинах 0,4 кВ должно быть не менее 1,5,
допускается ero снижение до 1,2 при КЗ через переходные сопротивления.
Проверка чувствителыюсти защиты при питании от энеР20систе
МЫ. Минимальным током междуфазноrо КЗ является ток двухфазноrо КЗ в
минимальном режиме. Соответственно коэффициент чувствительности
--
,
1
"
......
'"
""
'"
'"
\Q
'"
h g
..
j\
о:
м
'"
0&
....
..
=-
=
со
1::
j\
=-
..
..
и
'"
..
о:
..
=
=
=
0&
0&
'"
с
10:
о:
о:
!::
;'.;
о:
м
о:
j\
..
=
s
'"
м
,=
С
'"
С
С
..
'О:
с
О:
..Q
=-
=
и
'"
=-
..
со
'"
=
с
,...
м
::.::
><
:Е
о:
0&
>->
'i
;Е
о)
::;
=
о.
t::
"
о)
о. u
'" о:
" '"
6
..
о)
:Е
О:
::;
"
о:
"
::Е
.:,
о.
С :S: :s:
с.... g-
:з, 15. 6
V1
::; !;:
8. t::
о
..
'"
::;
о.
о
0&
u
о:
'"
13
11
мВ
'"
......
on
t: I!
Nt.
. '"
'"' ......
'"
м
, "
о) о.
.. t::
.
u О О О
ь l;; А 11
Q)e- ;
:C 8.
N" ::
=
t::
.:,
о.
"
о:
"
'-
'" ..
м О
" "
:>-
>:
t::
'"
м О
t;
@
..
u
>->
"
....
u
"
::;
t:!:I
13 м8
11 '"--:......
6.; v1
t::on
ro...o", +
0..0 :::.,
V 11
мВ
о. '"
. ......
'"'
:Е
::; "
t g.:2 с
5 O 11
.... о 1\
2. :s:
:S: Q) о.
.... '-
=
t::
= ::; ,
g- M
" :r ::.::
:S:'--....':;
o. "o
r:c Q) :; :З::
= ::;
6 o&
!--< u
!i;
"
0&"
.g.><
'" u
О
::.::
;;:
"
N;O(
'::;;.,U
"'"
" =
iJ,...
8 Е--
ro ,::S:: Q)
o.
(5
IQJ\I;JX:J°N
Ms l ... MR I ...
--::.. s::
11 11
-1-
м I
::<: t:
IJ
I
'" s::
11
м8 \ ...
t:
IJ
203
м
'-;:!'-
м
o.
......
А
N
o.
......
I ... М8 1 М8 \
8 s:: ......,:,.:: 1-- .........:.:: 1--
::<: s:: t:
11 11 IJ
'"
o.
......
А
м
'-;:!'-
111
N
o.
......
S:"' I ...
:;:; s::
11
I
11
N8 1 ...
t:
11
м
o.
......
1\1
N
o.
......
м
o.
......
111
'" '"
::; u
" ....
><
u о:
"
о ::;
11 5-
N t::
o. "
...... о:
11
N
o.
......
м
o.
......
N
o.
......
;::;
"-;;;f-
'" '"
::; u
" 1:;
>< '"
u о:
"
о ::;
11 5-
;::; t::
o. "
...... О:
м 1 ...
:.::s;:
11
I ...
:.:: s;:
!!:;
IJ
S:"' I S:"' I '"
;;:
6
1 1 1... '" 1 1 1
("j S:: :.G...
l!? l!? S::
11 11
;::;8 1 ...
'-;::..::<: t:
11
'"
o.
......
1\1
;::;
o.
......
1\1
;::;
o.
......
;::;
o.
......
'" N
........0. ........р.
...... ......
м
o.
......
м
o.
......
I I
IJ 11
8 1
11
'2"' 1 ... "' I ... 6:"' 1 ... 6:"' 1 ... 6:"' 1 ... 6:"' 1 ...
...... s:: ...... ...... s;: ...... s;: ...... s;: ...... s;:
l!? N l!? N l!? N l!? l!? N l!? N
! I ! ! II !
11 11 11 IJ IJ 11
N п N N N
........0.. """"-0.. """'0. N ........0. ........0.
...... ...... ...... ...... ......
м
o.
......
1\1
м м
.........0. ........0.
...... ......
1\1 1\1
м
--;;:'0.
N
l!:;
м 1 ...
""::...:.:: s;:
11
I tt :.::I tt
11 IJ
I I I
11 IJ 11
N
м
;::;
o.
......
N N
.........0. .........0.
...... ......
м
o.
......
м
o.
......
м
'-;:!'-
м м
........0.. .........0.
...... ......
l!?
l!?
1 i
11 i
1: I
,!
11
! ,\
j i
1; i
rз1J 8
'<t
v)
\J:)
. . 11: m..N<
r
204
205
защиты определяется при двухфазном кз на шинах 0,4 кВ. В частных слу
чаях коэффициент чувствительности можно находить по первичным TO
кам. Рассмотрим эти случаи.
Для защит с включением реле на фазные токи (кроме защит тpaHC
форматоров со схемой соединения обмоток /1IY или У//1) коэффициент
чувствительности защиты можно определить по выражениям:
для металлическоrо кз:
1 (2) О 867 1(3)
k(2) К.МИН ' . к.МИН > 1 5
ч I с . з I с . з ' ,
[де [ 3 ИfI минимальный ток металлическоrо трехфазноrо кз на шинах
0,4 кВ;
для кз через переходные сопротивления:
1 (2) О 867 1 (3)
k(2) ....!S!L , . KR > 1 2
чR , ,
1 С.З 1 с -з
[де [Ш минимальный ток трехфазноrо дуrовоrо кз на шинах 0,4 кВ, оп
ределяется по выражению (2 3).
Для защит при любой схеме включения реле и трансформаторов тока
(кроме защит трансформаторов со схемой соединения обмоток /1/У или
У//1) коэффициент чувствительности защиты можно определить по Bыpa
жениям:
для металлическоrо кз:
k (2) [ (2) k (2) О 867 [ (3)
k(2) СХ.МИН К.МИН сх МИН" . к.МИН > 1 5
ч k(3) 1 k(3) [
СХ.МИН с.з СХ.МИН с.з
[де [ 3 ИН минимальный ток металлическоrо трехфазноrо кз на шинах
0,4 кВ;
для кз через персходные сопротивления:
k(2) 1(2)
k(2) СХ.МИН KR
ч k )мин/с.з
(17 6)
[(2) I'"
а) б) к
к
ВН ВН ВН ВН
1(3) Р)
.....!... .....!.....
[(2\ 2 2
к
/(2) /(2)
к к
НН нн
(l7 7)
I 2) 1 (2) /(2) I. (2)
f( к к
Рис. 17 1. Векторные диаrpаммы токов на стороне НН и вн при двухфазном К3 на
стороне НН трансформаторов со схемой соединения обмоток У /у.. (а) и .д/у. (б)
при коэффициенте трансформации, равном 1
(17 8)
при схеме соединения трансформаторов тока и реле N!! 1 (полная
звезда с тремя реле) и N!! 2 (не полная звезда с тремя реле)
1 (3) /31
k (2) ....bl:!.'!!L> 15 k(2) ....!S!L>12' (17 10)
Ч " tlR / "
I с . з С.З
при схеме соединения трансформаторов тока и реле N!! 3 (неполная
звезда с двумя реле)
(3) О 5 [(3)
k(2) 0,5,[кмин > 1,5, k ) ' . KR > 1,2; (17 11)
ч I с . з [с.з
при схеме соединения трансформаторов тока и реле N!! 4 (треуrоль
ник с тремя реле) и N!! 5 (треуrольник с двумя реле)
(2) 867 [ (3) [(2) О 867./(3)
k (2) [к.МИII О, 'к.МИН> 15 k(2) ....!S!L ' KR ;?:I,2. (17 12)
ч " чR [ 1
[с:, [с.з С.З с:,
Из выражения (17 11) видно, что для трансформаторов со схемой co
единения обмоток /1IY или У/ /1 не следует применять максимальную TO
ковую защиту со схемой соединения неполной звезды с двумя реле (ввиду
пониженной чувствительности), необходимо включать третье реле в нуле
вой провод трансформаторов тока, при этом <Jувствительность повышается
в два раза, или применять схему полной звезды с тремя реле.
Проверка чувствитеЛЫlOсти защиты при питании от собственных
элеюпростанциЙ малой АIOЩ/lOсти. В настоящее время на мноrих предпри
ятиях для повышения надежности электроснабжения вводятся в работу
собственные электростанции небольшой мощности напряжением 6(10) кВ.
k ;)МИН . 0,867 . IШ > 1 2
(3) ,
kСХ.МИН[ С.З
(17 9)
Для проверки чувствительности защит трансформаторов со схемой соеди
нения обмоток /1IY или У / /1 выражения (17 6}---(17 9) неприrодны, посколь
ку они не учитывают распределение токов в обмотках трансформатора.
При двухфазном кз со стороны нн по двум фазам НН проходят токи [ 2),
а со стороны ВН в одной фазе проходит ток, численно равный току Tpex
фазноrо кз 1 3), в двух друrих ток [ 3) /2 (рис. 17 1). Соответственно KO
эффициент чувствительности максимальной токовой защиты трансфор
матора, установленной со стороны ВН, можно определить по выражениям:
206
Они MorYT работать параллельно с энерrосистемой или в автономном pe
жиме. Часто оказывается, что минимальным оказывается режим питания
от этой электростанции и даже от одноrо [енератора электростанции, а
минимальным током повреждения оказывается ток трехфазноrо, а не
двухфазноrо КЗ. Соответственно должны быть откорректированы методы
проверки чувствительности защиты.
В этом случае при проверке чувствительности защиты трансформато
ра необходимо учитывать быстрое затухание токов КЗ (см. rлаву 2.7). К
моменту срабатывания выходных реле максимальных токовых защит ток
КЗ достиraет установившеrося значения. При расчетном сопротивлении до
точки КЗ Х расч < 0,65 (таких точек обычно большинство, даже в сети 0,4
кВ) минимальным током будет ток установившеrося трехфазноrо КЗ, при
этом ток двухфазноrо уетановившеrося КЗ в зависимости от типов [eHepa
торов может достиrать на зажимах [енераторов (Х расч < 0,2) максимум зна
1 5/(3) О 65 / (2) (3)
чения , ко<;, а при Х расч , "-ОС /K'lJ' При Х расч > 0,65 приближенно
можно считать, что минимальным током является ток двухфазноrо КЗ и
принимать / 0.867 / .
Анализ токораспределения в токовых цепях максимальных токовых
защит при различных схемах соединений трансформаторов тока и реле
(см. табл. 17.1) показывает, что в установившемся режиме при Х расч <0,65
коэффициент чуветвительности защиты при трехфазных КЗ получается
меньше, чем при двухфазных во всех случаях, кроме следующих:
защита линий с включением трансформаторов тока на разность токов
с одним уеле (схема N!! 6), однако эта схема в сетях с собственной электро
станциеи не должна применяться, так как вообще имеет пониженную чув
ствительность, а также разную чувствительность к разным видам КЗ, что
вызывает необходимость увеличивать ее ток срабатывания в .J3 раз при
соrласовании последующих защит в сети;
защита линии при схеме трансформаторов тока треуrольник с двумя
реле (схема N!! 5), однако такое соединение в сетях 6( 1 О) кВ не приме
няется;
защита трансформатора ЫY 11 (Y/д ll) при схеме трансформаторов
тока неполная звезда с двумя реле (схема N2 3), этот случай исключается,
если для повышения чувствительности включить третье реле в нулевой
провод.
Соответственно чувствительность максимальных токовых защит
трансформаторов 6(10)/0,4 кВ в случаях, коrда расчетное сопротивление до
точки КЗ на шинах 0,4 кВ Х расч < 0,65, проверяется при установившемся
токе трехфазноrо КЗ по выражению (17 4). С учетом Toro, что для защит
трансформаторов ЫУ и У/Д применяется схема с тремя реле и что схема с
.
j
207
одним реле, включенным на разность токов, не применяется, чувствитель
ность МТЗ можно проверять по выражениям:
[<3) [<3)
k(3) = > 15 k(3) = K'lJR > 12 ( 17 13 )
ч " чR ,.
/с.з /с.з
При Х расч > 0,65 <Jувствительность проверяется при токах двухфазноrо
КЗ, соответствующих сверхпереходному режиму, по выражениям
(l7 6HI7 12).
Выбор времени срабатывания максимальной токовой защиты.
Выдержка времени срабатывания МТЗ трансформатора определяется yc
ловиями соrласования с защитами вводноrо и секционноrо выключателей
щита 0,4 кВ или с защитами отходящих линий 0,4 кВ. Эти условия pac
смотрены в rлавах 8, 9 и 10. Выбранная вьшержка времени должна быть
меньше допустимой по термической етойкости трансформатора.
Данные о допустимом времени протекания тока КЗ через трансформа
тор 6(10)/0,4 кВ можно найти в технических материалах завода
изrотовителя трансформатора. Например, для трансформаторов, выпол
ненных по rOCT 11677 85 (переиздание 1999 [. с изменениями) допусти
мая продолжительность КЗ на зажимах трансформатора не должна превы
шать tK.MaKc 4 с. Это значение продолжительности КЗ соответствует наи
большему протекающему через трансформатор току КЗ /к.макс' который
имеет место при сопротивлении питающей сети, определяемом мощно
стью КЗ со стороны ВН трансформатора 500 МВ.А. При определении зна
чения этоrо наибольшеrо тока КЗ дЛЯ трансформаторов мощностью менее
3,15 МВ.А, разработанных после 01.01.1991 [., а также трансформаторов
мощностью менее 1 МВ'А, сопротивление питающей сети не учитывают,
если оно составляет не более 5% сопротивления трансформатора. Для
трансформаторов собственных нужд электростанций сопротивление пи
тающей сети не учитывают. Если реальный ток КЗ /к меньше наибольшеrо,
то допустимую продолжительность КЗ на зажимах трансформатора t K
можно определить по формуле:
1 ?:..макс
t K =tKMaKc (17 14)
. /к
Однако значение t K и, следовательно, времени срабатывания МТЗ, не
должно превышать 15 с.
О блокировке максимальной токовой защиты при пуске и caMO
запуске электродвиrателей. Необходимоеть обеспечить несрабатывание
МТЗ трансформатора при самозапуске электродвиrателей часто приводит
к недопустимому снижению чувствительности защиты, особенно при Ha
личии собственных электростанций, коrда токи КЗ на шинах 0,4 кВ
трансформаторов в минимальном режиме получаются небольшими. Ино
;
i
, I
[,
!,
;
J
I
j!
i
I i
J:
208
[да не удается обеспечить даже несрабатывание защиты при заrpуженном
трансформаторе и пуске caMoro мощноrо двиrателя.
Из этоrо положения MorYT быть три выхода.
1. Применить блокировку МТЗ трансформатора при пуске и самоза
пуске электродвиrателей, что позволяет снизить уетавку срабатывания и
повысить чувствительность защиты. При этом при расчете уставки МТЗ
трансформатора можно не учитывать условия (17 1), (17 2) и (17 3), и BЫ
бирать ее только по условиям (17 la) и соrласования с защитами, YCTaHOB
ленными со стороны 0,4 кВ.
Для трансформаторов 6(10)/0,4 кВ блокировка МТЗ по напряжению в
настоящее время не применяется, поскольку пусковой opraH напряжения
оказывается нечувствительным из за большоrо остаточнOI'О напряжения
при дуrовых КЗ (см. rлаву 15).
Функция блокировки предусмотрена в блоке БМРЗ 0,4, который yc
танавливается на вводе 0,4 кВ после трансформатора (rлава 15). Этот блок
имеет не только блокировку собственной МТЗ, но и выходное реле блоки
ровки, контактом KOToporo можно заблокировать МТЗ трансформатора,
уетановленную со стороны ВН.
2. Распределить зоны работы защиты, трансформатор и шины защи
тить с помощью МТЗ трансформатора с минимальной чувствительностью,
а шины и сеть защитой, имеющейся в блоке БМРЗ 0,4, в котором приме
нить функцию блокировки МТЗ. В результате этоrо КЗ на шинах 0,4 кВ и в
сети 0,4 кВ будут отключаться с хорошей чувствительностью.
3. Внедрить поочередный самозапуск электродвиrателей, что также
позволит снизить уставку МТЗ трансформатора (rлава 11).
Особенности ВЫПОJIнения ЛОI"ИКИ МТЗ. При дуrовом КЗ на шинах
0,4 кВ возможны случаи нестабильноrо rорения дуrи с существенным
снижением тока и повторными зажиrаниями. При этом МТЗ может перио
дически сбрасывать набранное время, затяrивать отключение КЗ, а иноrда
и вовсе отказать, даже если ее чувствительность удовлетворяет приведен
ным выше условиям. Наблюдались случаи, коrда по указанной причине
подстанция cropaeT, после чеrо КЗ самоликвидируется. Для предотвра
щения подобных отказов защиты рекомендуется в лоrике цифровых Tep
миналов предусматривать задержку возврата защиты (рис. 17 2). Пуск за
щиты происходит от TOKoBoro opraHa, при этом цепь А обеспечивает чет
кий набор выдержки времени Т е . з , несмотря на кратковременные снижения
тока, поскольку после TOKOBOI"O opraHa имеется элемент выдержки времени
на возврат защиты Т в . з (выдержка времени на возврат принимается порядка
7()"",100 мс). Цепь В служит для предотвращения увеличения инеРЦИОННОI"О
выбеrа защиты из за задержки возврата защиты, при этом введение BpeMe
ни возврата защиты не приводит к необходимости увеличивать етупень ce
лективности.
209
&
РПО
Рис. 17 2. Лоrическая схема максимальной токовой защиты
с реrулируемым временем возврата
В схеме предусмотрено удерживание выходноrо реле отключения до
получения подтверждения отключенноrо положения ВЫКЛIO<Jателя. Это
предотвращает возможноеть повреждения контактов выходноrо реле TO
ком катушки отключения привода при их преждевременном размыкании.
Через 200 мс после получения сиrнала об отключении выключателя (cpa
батывания реле KQT, или в старых обозначениях РПО) схема удержива
ния автоматически разбирается и выходное реле возвращается в исходное
состояние.
Выбор уставок токовой отсечки. Ток срабатывания выбирается наи
большим из следующих условий:
1. Несрабатывание отсечки при максимальном токе трехфазноrо Me
таллическоrо КЗ (сверхпереходном при питании от [енераторов) за тpaHC
форматором на шинах 0,4 кВ
1 > k 1 (3)
с.о н к-макс 0,4 ,
07 15)
[де k и коэффициент надежности, принимается для реле PT 40 равным
1,3 1,4, для реле PT 80 и РТМ равным 1,6, для цифровых защит 1,1 1,2;
1(3) 04 максимальный ток КЗ на шинах 0,4 кВ.
к-м.жс ,
2. Несрабатывание отсечки от броска тока намаrничивания при вКJlIO
<Jении трансформатора
1ео kи1и.тр' (17 16)
rде k и коэффициент надежности, принимается для цифровых защит и pe
ле РТМ равным 5 7, дЛЯ РТАО, имеюших промежуточное выходное реле,
равным 4.
Обычно условие (17 16) удовлетворяется при выборе отсечки по усло
вию(17 15).
Чувствительность отсечки при максимальном токе двухфазноrо Me
Таллическоrо КЗ (сверхпереходном при питании от I"eHepaTopoB) в меете
Установки защиты должна быть:
, I
I
f
I
1
I
i:
!
J
210
(2)
k(2) = 1 к-макс > 1 2
ч , .
1с.о
Защита от переrрузки. Может иметь зависимую или независимую от
тока характеристику. Защита действует на отключение трансформатора
или на сиrнал.
Ток срабатывания выбирается по выражению (17 lа), в котором зна
чение k H принимается равным 1,05 1,1, а 1 ра б.маке равным номинальному
току трансформатора.
Время срабатывания принимается из условия отстройки от длительно
сти самозапуска (пуска) электродвиrателей lезп:
для независимой характеристики:
(17 17)
lе.з z (l,3 7 1,5) lезп;
(l7 18)
для зависимой характеристики время срабатывания задается на He
зависимой части характеристики (при кратности тока в реле 1р = 1 О . I с . з ).
Подбирается такая характеристика, при которой обеспечивается условие
(17 18) при токе в реле 1р = 1 езп = k езп .Iраб.маке.
Выбор уставок защиты от ОЗЗ со стороны ВН. На линии питания
трансформатора устанавливается релейная защита нулевой последователь
ности с использованием трансформаторов тока нулевой последовательно
ети и цифровых терминалов или реле РТЗ 51 (PT 40/O,2). Если кабельная
линия состоит из нескольких кабелей, то трансформаторы тока нулевой
последовательности устанавливают на каждом кабеле, а их вторичные об
мотки, соединенные параллельно, подключают к одному терминалу или к
реле РТЗ 51. В сетях с изолирований нейтралью или с высокоомным за
землением нейтрали защита может действовать на сиrнал, если не требует
ся отключение этих трансформаторов по условиям безопасности эксплуа
тации сети ВН. Однако при изолированной нейтрали сети ВН предпочти
тельно дейетвие на отключение (без выдержки времени) для предотвраще
ния появления перенапряжений в сети, особенно при наличии reHepaTopoB
собственных электростанций. В сетях с низкоомным заземлением нейтрали
защита должна дейетвовать на отключение. В двух последних случаях He
обходимо обеспечить резервирование отключенной наrрузки с помощью
устройства АВР на стороне НН.
Ток срабатывания защиты выбирают по выражению:
1 е . з = k H . k б . 1с ,
07 19)
rде 1с первичный емкостнОй ток нулевой последовательности, проте
кающий по защищаемому присоединению при ОЗЗ на секции ЗPY 6(10)
кВ; k б коэффициент, учитывающий бросок eMKocTHoro тока, принимается
для реле PTЗ 51 равным 2 3, для реле PTЗ 50 равным 3---4, для цифровых
211
терминалов равным 1,2; k H коэффициент надежности, принимается paB
ным 1,2.
Чувствительность защиты проверяется по выражению, аналоrичному
(17А). Чтобы получить более полное представление о работе этой защиты,
целесообразно проверить ее чувствительность для двух режимов макси
мальноrо и минималыюrо тока замыкания на землю.
О защите трансформаторов 6(10)/0,4 кВ от однофазных КЗ со CTO
роны 0,4 кВ. При однофазных КЗ за трансформаторами 6( 1 0)/0,4 кВ на
стороне ВН проходят токи, величина и векторные диаrpаммы которых
приведены на рис. 17 3.
Эти токи проходят через реле максимальной токовой защиты тpaHC
форматора, установленной со стороны BbIcoKoro напряжения, чувствитель
ность которой К токам однофазных КЗ определяется по выражению О7А).
Расчетные токи в реле можно найти по табл. 17.2. При соединении обмоток
трансформатора YJY- максимальная токовая защита обычно не обладает
достаточной чувствительностью к однофазным КЗ на стороне 0,4 кВ, при
а) т:" б) j 5з
3
вн ВН ВН
вн
!..1(1) !.. (1) 1 1)
3 к з 1к .J3
1.
I 1 )
нн
[ H 1 1)
Рис. 17 3. Векторные диаrpаммы токов на стороне НН и вн при однофазном К3 на
стороне НН трансформаторов со схемой соединения обмоток У /У- (а) и .д/у. (6)
при коэффициенте трансформации, равном 1
1 1 !/)
НН
i
I
\ :
соединении обмоток h/'f она может быть достаточно чувствительной (так
как токи КЗ больше), что зависит от уетавки защитЫ и мощности питаю
щей системы.
Для обеспечения отключения однофазных КЗ при любом режиме pa
боты независимо от уставки максимальной токовой защиты и схемы co
единения обмоток трансформатора, а также для резервирования защит OT
ходящих линий 0,4 кВ, в нейтрали трансформатора устанавливается специ
альная зашита нулевой последовательности. Принцип действия и выбор
уетавок этой защиты рассмотрен в rлаве 9.
.
:а
212
Таблицu J7.2
Токи в реле максимальной токовой защиты на стороне 6(10) кВ
пDи одноlbазных К3 на СТОРоне 0,4 кВ транеlbорматоров YJY- и .д/у. 1531
:;; Схема соеди Коэффициент Токи в реле при однофазном К3
::1 схемы при
cl) нений ТТ и за трансформатором
>< симметричном
u
реле режиме k ) У 'У- О ыy. 11
J10 '1) (1)
1 1 J(I) = 2l J(I)
р 311 т Р JЗl1 т
са J(I) = 2J I) (1)
2 1 J(I)
р 311 т Р JЗl1 т
3 с=а 1 J(I) = J I) /3) = J3J 3)
р 311 т Р I1 т
(1)
4 J3 Не нрименяется J(I) 2l к
р JЗl1 т
5 J3 Не применяется J(I) J I)
Р JЗl1 т
00 Схема нс применя Схема не применяется
6 J3 ется (отказывает (отказывает нри К3
при однофаз[IO 1 К3
dJaЗЫ в) фазВиС)
Примечание. J I) ток однофазНOl"о К3 на стороне 0,4 кВ, нриведенный к нанря
жению питающей стороны трансформатора, rде установлена макеИМ:Llьная токоваЯ за
щита; I1 т коэффициент трансформации трансформаторов тока этой защиты.
r
UJ
S
:z:
UJ
;!Е
О
t:;
S
а.
t:
са
:о:
'It
с
S
....
Ф
CJ
m
м
m
о
:о:
О
....
о:;
s
:t
Ф
о
)(
ra
:t
о:;
а
ф
]
m
s
Q,
:о:
Ф
]
:t
....
Ф
'7
CJ
ra
а.
213
се се CJ':S:
;'"'"'... :Е ::
<:::1 --<'" i'j
N"'<t ci:: ::a
о ::
........, t:: f--
:;: U О
b g.
48
3 >-:
О
::1
iI 11 ...
..; ,. .!:!.
1 r
CtI ! I f-f1
)t-- .1 I ! 1 ,
<'-')........
>-- .
I I / I
:g I I "'::::
s::::
tt / I SI
1"" t;j/ t;g/
'6.I / L I , 11
(;<;)
......, I '1
.
:
/ I
Т I I 1 ' .
,
О
со
:;;
со
t.:
..;
..:
QJ
')-
..,........
-<!
<:>
.%
с:)
-:t
с..,
............ ro}::
:I: О
:I:
м
р.
со
О ,..
0..0
О
,.. :;:
,..
::1 u
о.. О
t::
u u
':J u ;; :s:
C'J 6:
м
::.:
<::s :;:
'"
О
Е--<
..;t.
с::)" ....:
,
со
I .
aJ
м ; >
::.: ti О
2r i
UO
d):s:I 'E
g;P."DP.o
x t::.
'" :;; @ ::>I-- u 11
:s: Х r:- ..с,","" Х U'J
:I: 3 :I:<J [ '"
а I а t..
Q) 5i
bt:: b
8 о I
:S: I о О
\C iii I
;>-, а хх <:
.", ro CJ CD
u g. :.:
I <;;! '" <1
tG. с'з О CJ \D
-&b8g
:t 111:: s..
<о::: О t:: о
С
'OD
с:) 11
"'" u1
'"
'"
со t:1:
....
N
.....
со
с::5'
/
/
"I
"I
Д'l!
с.)
./
I : т;}
I J .
/ ,{ J5
f:5&.
It(jl S'J
..; / / н-
i 'r
-<! / } I ! I
!:t:
/ I i J
><>- r ff
'Qj /
{::. ""
/ 7 7! .
,/ , . j'-?
/' /' ;(, A !
./
;;:;х ь: ....... / 1// J/ /11
;;:''''- ./ /
/
r;;:,/
1/
r y
,/
;::;'" ../ /
v. .1 / i J I
'" /
::-; , ) I
,/
t:1 с::. "'" со
G' .....
<о
.....
r::з
с::.
""
(о
..
"о
-1-<::)
214
а)
3
12: lJ S=160a НВ-А
" и","'5,5%
\\'
\\',
\ "
\ \ .....
\ \ "
i.' ....., "
\ " ".
"
",,"- " "
\'\. '\...... '- ,-, "'- ........ .1'""
'\. ': ., "- , .4tA;.?
\\\" """ 2 ..................
\.\\ '\ "'" ......
......[D.) ..........
\' \ "- '\. ""'- ......... O --.......:... ...... "-1(. ..............
1\ \ t\."'- " :'-.... ............. ....... ............... ........ -
\\ \ ' \,:\.. " ......., J'-": :::::-........ .... .............
\\\ 1"-'", ,, ........ ...
"\ '-, ..... , -":;'О ......... ..... ..........
\\ [" " "- ............ 1............... -.............
,. , ....... ""- sл...................., ........
\ '\. i'... "" .... ........... r--:::::.......... -..............
\.. "'- ........'<Y -......;, ,.....
\' -......J ....
'7....1(J) " , ?.f:. """ .............
- : . л l . .... ...............
Н,еб !"- i ....
I !
1 ; ........... ...............
A .?
: l '- ..............
-/(Jl.. "' r -1- .... ...............
Н.АВ
: i. ! ...............
I jZH.Ae , ..............
I L
I r '[
нА
J5
JO
25
20
18
16
14
12
10
$
8
7
6
5
4-
2
1
0,9
0,8
.0,7
0,6
0.5
0,4
0,3
0,20
50 '116 100 l,н.с6 150
200
250
Рис. ПI 2. Токи трехфазных К3 в зависимости от длины и сечения кабелей с
алюминиевыми жилами при ХС О,lх т И мощности трансформатора 1600 (а), 1000
(6), 630 (в) и 400 (2) кВ.А (сплошные линии с учетом переходных
сопротивлений Rn 15 мОм, штриховые металлическое К3)
м
215
б)
A 5 h. l J) J. !->I
124 It J 1" KR
4О ,\' "-
10 .",,-
16 ,\ \ " ......
14 1\ \ ',', "'....
12 ! '\. '-
10 ........ r--
9 ".............
8 \'\.'-""- '" " .........
7 \'1\"\. :--""' .....'-
6 \\\\ ,
5 ,\\, .................. .............
'" \"- '- """I""... 1f--...;;::.........
\\."\.. f'...... "'" .........
\. "- ,........ ............. ..........
i\ \. '\. ., z "" .......
.\\ ,'" '-.... '::::-- ......... ....
\\ \. ,".., '- '- ................ ........... ......
\\ ,,= "- "'-- '................ ............
\'. "\ """"" "" .]: ............... . ... .........
'\. .... .........::........................
\ '\" " ,............... ......... .......
" " ......... ..........
1'..... -.......::........... ..............
<6' '" ... ...............
"-........ .....
'( ............... "'
<>..... ....
........... .............
"-
..............
...............
S'=1000 нВ'А
и х = 5.5%
..r .! ;;
'-:s
..............
.........
....
J
2
1
O
0,4
............
0,3
...............
0,20
... ............ z
2lJO
250
150
50
100
н
Рис. ПI 2, б
216
в)
НА ,.......... l131 ],(3)
S=6JOKO.A
1. к, KR ul(=5,5%
'1- l\ \ " ........
. " .........
',- ..... .......
:... '...
.... .... ......
5 \ \.... ""-- !......' -....:: f
1-:."" .....'""
. , "'-\ 1" r..... ...... ..... ..-.... 1", ......
41---- '\ \\ '\. '" ...... .... .......... ."," .....;."....., ......
, '- ,..... ....... ............ '"" 1oШ'I' ....
'\ \. ...... ......... ....... ... .........
3 '.... ioo-.....
\ ... "- '" r-......
....... i'-o... ........
\\ \ l' .......... ........ "'- ;J'- ......... r;.;:... ..... ........;
2 ....-:- ........
\, "- , ........... '...... 50.... .... r--.... ......
\\ I \.. ,,\ "- , .......... J% ......... .......
" , "- '- К.... ...... t-.....
\ ''\. r'..' "-- ...... r--... ...... ....... t-........
, , , <:5- ......... -..::.. ......
1
....... ," ....... r-........'
'" ., <5'" .... ......
'" -...(6' "-: .........
" --....;;: :::.............. ,.......
r-......
"т' ......... """1
q* ""'" ...........
"""" ........ ......
....... :::::..... ........ r--....
r---.... z
f
о.
o
120 160
40
80
200 2'NJ
280М
Рис. ПI 2, в
/1,
217
z)
нА
1,
j, 131 J. 01
к, KJ{
$=40{] нJJ.A
ии=4,5%
[
\\'\
(О
I \\
I 1\ \ \
9,\, \ \..
\ \ \ \
8 \ \
"
\ \ '\
,\ \. "
\ \. 1',-
6 Il \ .\.. ..... 1".
.\ \",-\' \. '''''
\ \ ,, ",\ х ..
\, .\\:\, \,' ...., ......
i '\" '\ ' ..................
\ \1\ '\. ' :-......!...... .... ......
'\. \ " i'. '-..::. "-.... ..:: .........::::. r-...... ........
\ .\ " '\:::--..... ....... ""......... ...................::
, '\ ......... .....1'--;: ....... r......
\\, '"....,........... ..................... .....t'-.....I...........,!--"'::
\:, 1 "\.. "....... r-...... r-...::: '""....... i
. ........ ........ ..... 10.... .....;;;:: ..... r----
1'...... 1 I r---..... ",.,
RS
r.-.::::-..... .....
s-1f'o4tм f
7
5
4
J
2
1
......
1
о
160 2ОО 2JNJ 280 м
'НJ
80
120
Рис. Пl 2, 2
2111
а)
iI О} О) S=1боа ХВ'А
! . K ' /Kk ц.,;=5.5%
1... 1'. '...."
1* :\.\ \."', ",
'. ,
"
..... ',- ".
8 , '. 'I
l \. '\. "i'.... "'-... -....:::. " ........ ...{ 2 o
\'t\"t "-.. jo..,., ...... ....
5 \ \ , --...... .' ..... ,. 2-90, .........
4 \\. " , -........;:.... ....... .......- .............. .......
\1\ , "'-- ............. .......... .............:!so -<:1/}л ...............
J \ \ '\ " "'" " ........ ............ O :----........ :::::.:::::..,
.\ \ :\"'- .'" ,--............. .......... ............... .........
2 \ ',"", " I::Z :-.....z'
\\ , " "- :[o ...... ........... .........
\\ ",", " , ............. ..........
\'. \. " ":: ""-. .... ........ :-........
'\ , i>- . ..... ............
1 \\ " ............... ....
'\.\ " i":........... ............. ...
lfJ " .......?' , ...........
,,'\. " ......
v ....... I
'" u! ...............
,
++
/1
"- i"'-.......
,3 ........... ............
...............
z
к.
1.
о.
о.
о.
о.
0,20
50
100
150
200
250
м
Рис. 1'11.3. Токи трехфазных К3 в зависимости от длины и сечения кабелей с
алюминиевыми жилами при ХС Х Т И мощности трансформатора 1600 (а); 1000 (б); 630
(в); 400 (?) кВ. А (сплошные линии с учетом переходных сопротивлении Rn 15 мОм,
шrpиховые металлическое К3)
;;
:t
.
-<
! "11
.
219
б)
1
I: ISi S=1000 хВ'А
ц,= 5'1o
Л\'V
1'1 \ \\
I \\
1 ;, \\
\ \
11' \ 1\ \ \
I \
\ \
\ ,
\ \
\ \ \
7 , , . '\.
1\\ '\ '\.
\ f\\ '\ '. '\.
6 \ \ '" "- '\ '
" <''Ь
5 I \\\ \\ " "- . , <
. \ \\ \ '\. ,,-" 1'. "'- <м 1',
\ '\ "- 1'.." "< , ......
\ 1\ , .......
41---- \' \ , "- , . "fi2.' t-..,...... ....
"- %' r--....... '<t ......
\ \ \ "' f'...-&- ....... r-....... ....... ......... r-......
1\
J \ \. '\ " t!<7 ........... .......... .......... .........
...... ..... ...........
\\ \ ." "I'.{J( ............ ........... ""::::: .........
..........
2 " '" I ......... .:.:::: r--..... .......
...... ......... ...... .......
......... r----- ..;::- r-.,.
......... ..... ......
1 ::::::. .......
k7""" :--.. ....... ........
......... ......
S
кА
13
12
10
s
8
о
200 2ljO
280м
4lJ
80
120 160
Рис. ПI 3, б
220
в)
L(3) ],(3)
к, кН. S=6JO НВ'А
,..
", и; 5,5 %
'.
"
, \ " ,
\ . 1',
:\" " '...
\'
'\ '- ....... .(""<
'. ++1.
\ 1\\\ " \ o 't'-..
\\\ \ "\ , ,
r-..
\\ 1\ '- ," ........ .........
....... t-......
\' \ " ........... 1"'--.... ........... ...........
\ '\. :---... ............
\ ' .\ '\. "\' ' .......... ....;;;:.,.... 'OIIiii;
........... '- .......... ...... , ...
\\\ '\ ....... ....... .......... -....;::: .......... r--..
" ....... ..........
\\ , ": ')ёt5' '" ...:::: .......... r--.. ...... .:-::
:"-: :-..-..... .......... .......... .........
""" ............ -.....;;, :::::.: ..........
"- ......... ....... ........
..z """--... ....... .....
........... r--.... ..... .........
"'WJ .........
61"1
I t
нА
8
7
6
s
4-
J
2
I
о
280м },
O
80
120
180
200
240
Рис.ПI 3,в
t
f
,
f
,
221
с)
/2! / N S'-<400 к/Н
. иK"' !o
\ ,>
\\ i\
""
"
... \. "
\
\\ \ "
,.1
'\ \ '\ "
\\ " "- \ '",
r.
1\' \"" " ['\. "
'.... "'.,.
\ \\ <, l". .. :'b
\ \ '\ l' '" .... "
'-
\ '\ 1\ ' ........ " <t;. "
.....
1--- \ \ \ " ..... tf10 .......... "',
"- ""- I
\ i ..... , ..... ,
"-
1\ \\ \ "\ 1""'- 1'... .......
\ , "-.
'!' \ \\ \ \ \ ........ r-.....
'\ \\ " " .....
\ "- r-......
10 r-..\ \ '" "- , " .........
\ '\. i'..
\ \ r-........ ......
\\ [\. "- '" ..........
1,5 \, 1"-' "'- .......... t"....... .......... t-......
\. '.
I'\.\ '" " :-........ , '""
..... ........
O .................. ..... ........ ......;;;::
". ......... i......
, ........ Jl ..:::::: .............
.........
О) 'о ......
s 'OM/rfZ'
'1 Z.
хА
6
6,0
5,5
5/1
,*5
Iip
3!
3fJ
2
2
о
40 80 120 160 200 2+0 280 н
Рис. ПI 3,2
222
а)
нА ], (3) /. (3)
к, к[{
14
\ ': '...
12
'\ \I\
,'\\",
10
[\ \ \ "-
\.. '.. " ....
\
\ " ,, .,,
\ , ''''
\ "''',,
4 \\' '\ ....... ..:::........ ...................
\ \' \. " (f....::......"" ........""""-............:: ...... ....................
· '\ ...J:r........ '" ............ ..... ................ ....
2 -t> \ ::::--- ...........::::::.::.: ...... ::.
..:: ::::::::::: .......... --
I
$=1600 КВ-А
ul(=5,5i o
8
6
о
40
160
21;{)
280м
8lJ
120
200
Рис. ПIА. Токи трехфазных К3 в зависимости от длины и сечения; кабелей с
алюминиевыми жилами при ХС 2х т И мощности трансформатора 1600 (а);
1000 (6); 630.(в); 400 (2) кВ, А (сплошные линии с учетом переходных
сопротивлений R п 15 мОм, штриховые металЛИчеСКое К3)
-
z
.
I
J
I
223
6)
9
J<A
,],O. 1.(3) s=1000 к8'А I
к.. KI{
"\ , , и/(=5.5% !
, \ <' "
.1\1 \ \. 1',
\ '\ " I
\ '\ "
\' " 1'......
Ш\ " " " "'":d
,'b
\ -...... 1;+"
'\\ ...... '-,
\' '\, .'\ '...... ..... 1',
...... I
\ \ \, " l'--- " ..........
\\ "" ............:: .....::. r...... ...........
'\. ...........
J Ч\ \ " '- " .......9.)' ........ ;;о .......... -.....;
7;;"" '-...: ...... '"'-...1
\\ \: " ...... ')0)..... ................. 'С::: .....
'- ::::......
2 "' ""'--
\ ........ :;;-- ......... ""'-- ......... .....
..... ..........: ........ i"""--- ....... ........
' S;:- .........
... '" ......... -.....;;: ....... ---
.........
1 " "'?h-
'---
$""101111 ж
1
8
7
6
5
4
о
80
120
160
200
240
280,.,
4lJ
Рис. ША, б
224
в)
. I:: I ) S.6JO к8'А
\ lt K =S,5%
'. [',
"\. "
"" "
, 1', ,
r-....
, \\ ", "
"'"""
, \ \. " :\. , ?
'\ '\' ,-" ,-" " '....
' I\ \ i\ \." ,", " '" ,
'- ,
\ '\ " '\ i'... , .""" ........... ......
""'i' .....
' . '\ , ......... ...... r-......
\ "-
\ \\ \ \ "" <& ......... -.........: ............
\. ........... ,......
\ i\ ' i\ '\'\ "'- .......... ........ ,
\ '" , "" :::....... ............
i \ \\ ," .......... " ........
'\.. '.-v ..............
\ , 1\\ , " " r-...... ........ ........
"- ..... ..........
I \\ \ \ '\ " ', ........ ............ .......... .....
I ........
I , \ '" "- "- " ......... "- ::", r---... ........
I " .t5.:
. "\ -......:: ....... ....:::. '"'"
....
I '" ........... '%:= .......... ........
I ...... ........ .........
'=::: ........ .......
f!2 .......... .......
S"'>1OA1111 '
l
кА
5fi
5,0
4,5
4,0
зр
p
2
2,0
1,5
O
о
о
'НJ 80
120 160 200 240 280 Н
Рис. ПI 4, в
<
l
225
2)
нА
lШ /.(3) $:=«10 к8'А
:.. ' KR
. ::.' u,r4,5 %
',-
'-- ....., 1',
...... ......,
..f'"",,
t--... ....... Af.?
I\ \ '" .'\ .::: o ...... 1'..... ....
\\ \ \. " ............
..........
\ '" " ............ .......... ......
\. .........." ........ r-........
, \ '\ " ........ , ....... .......... .........
\\ \\ [\ '\ ", o r-.......... .........
..... .........
о \ \ \ \' " )t" ...... ............ ........ '"'"
., '\. ...... ........ ......... 100...
\i\ '- " "- ........... ...
...... ......... ...... ......... ...........
\ -........: ........ i"-- .........
"\.. ... :......... .... ....
" ............. .......... .......... :::........ ............
.......... -.......: ...
'\ 1". "- ...... '"'" 1'---
.. --.;;: ..........
' J;7 .......... ..... .......... .........
........... .........
OS'.:::: ':::...... ......
.......
'(/ N
i
Z
4,0
3,5
Jp
2,5
2,
1,5
1,0
0,5
о
160 200 240 280 ,.,
O
80
120
Рис. Пl 4, z
226
а)
KR 8=-1600 ttB-А
I , " н =:'5,5 %
y/V-
.'\.
. \ "'-
\ '- ,
\ , '"
.\' "" ""'-
\ \. ............. ........ .........
1\\ 1\. ....... ....... &?J;.
\\ , "- ...... "'- ........
1\ "'- ........... J. I "" .........
\ \ "\. "" ......-:: ... ........
I \ "- " ....... ..t 1'2()
...... ".
"- .......
\ " ........ ........ }( ......
\ \ , "- ............ ():ff
\ \ '" ""'- J'"'"i o 1'.:. .....;;:::
'" '- <S ... ........
\ "- " ..t.J-,( ............ ............ ............
б' .........
'\. "- J".t .......... .....
"- ......... .1:.1 r .......... ....::: ..........
"....
.......... ........
'"'-
J' I ......
-......: -+-
, 6' ........ .......
............... ........
...........
r-....... z
нА
8
7
б
5
"
3
2
1
O
0,4
D,J
О,2
0,1
0,080
200 240
160
280 м
80
120
40
Рис. ПI 5. Токи однофазных К3 в зависимости от длины и сечения
четырехжильных кабелей с а;поминиевыми жилами в непроводящей оболочке
при хс О,lх т , Rn 15 мОм, соединении обмоток трансформатора У 'У-- и
мощности 1600 (а); 1000 (6); 630 (в) и 400 (2) кВ.А
227
б)
нА
6
5
4-
' S=1000 н8'А
' Ut(=5. 5 '10
у/у.
I
\. '" ,
1\' '\. "'-
iW r-.\ " ...............
,\' \. ........ j'....
'-
, " r-....
\\ '\. "- "...... ........ .......... З
\\ \ "" "" ........ "-
\ \ I"\. '" "" ............ .JxtSO.,. 70 .... r--...
\ \\. ,
...... , " " ........ .J <O"'So .........
\ " '- ........ 3........ ..,...; ........ .......
\ \. " ............... 3 J(X$S ".50' .:::-...
\ '\ .......... ..t; ........
'" . .............. }(SO-,{<J...... ...........
5 \ J: ......... ........
" "'-
4- ....... )<."6' ..... ......
"- .....
J '\., :J--....
.,",- '''''''' A'fS,. .........
"' J ........ .::::: :::---
'"'- ....;V
2 1......
........ I ......
.t,.OI ..........
,б' ........
...::.
.........
1 .........
r--..... z
3
2
1
О,
О,
О,
О,
О,
0,080
200
21;0
280м
40
ВО
120
160
Рис.ПI 5,б
228
в)
кА /.(\) S=БJО кВ.А
KR
и/( 5,5"/.
.414 у/у.. I{A.
\
\
\
, \
1\ \ \
2,4 -UIU \ \ \ , t
""1\ \ r\\ '\ \
, \ "
\ . \. '" ..t-t"
' \ , " Аф
'i \ 1\ " Y-t".{j') f"...........
1\ 1 ' '- J ", >t)"ч r-----.
\ \ ',- J. O>l"'-t"4? ......... 1'-.......
\ ,, '" -W "'-r----........
\1\. "' 1?
t\... ...f r---............. .........r----..........
J}( , .
i'-. . .......... 2S""Хfб ..............
.fx
JXfO'/-f Хб
4,0
J,6
3,2
2,8
(},8
0,4
2,0
1,6
1,2
о
'КJ
120
160 200 21;0 280 м
80
Рис. ПI 5, в
(
с
f!
,
,
229
2)
1,
J,()) S-LfOО хВ.Д
KR
II =4.5%
#( ,
у/ "
,,\
"
\, l\ ."- т
\\ \\ "-
, l\' " "
J-t"
\ \ \ "t-.... &
, 'х\ 1\ "- '-.., r-----.
.c1'
2 \ \ ' "" '-..... r--...
""'" I'..\'S(7 r-......
, \ r----.. r---...
)I. :1-t'@? f.....
-J :1'..\'.!
\ ............
'- t--.... 3. I'X2S ......
\ ' XI6' ...... .......
i'- '-.. ......... ........
4 X<. .......
........... ....
.:!X/i fx 1/1
xfO+fXli. 1,
I I I
218
2,4
2р
1,6
ОД
О,
о
120 160
200 2М
280м
4IJ
80
Рис. ПI 5, "
230
а)
/,(1) 8'-1500 hB-А
KI J. и =<=5,5%
, /(
у/у.
'- ... .,
l\ ,.....
"- ,....
t \. 1\."\ ,.... ........... ,
\ "' 1'.... , i"'-..
\' .'\. 1"'-.: " r-...... """ r---....
1\ \ " '" "- r" ['-... i"'-.. ",-f!
....... ()
\ \. ........... ... ....... X
1\ \ \. "- " 1'-.. ..... .ra'o r-......
\ 1'.. ......... ........... ......::.d .,."'1 JrJS 1"'--0..
\ \. "- ...... [.......... ........ ........ :Jx 1К...... .........
1"- ......... ........ I 7 0 1' IX 2Ji ..... .....
....... XSO,t --...... .......
" "- "- ...
'\. ..... ...... 1 .t"2S ..... :----...
, ......... ...... Х..!;. I ... ........
'\.. "'- ........ , 6' ....... r---.....
, .......... .,r,.) 10' ........
..... .......... I -........:: ..........
, r-..........IJх$ I r.....
r-..... /.r ....... .........
....... ......r--.....
....:!,Jr 70-1: .......... --......
--= l' Jr(f
r--:::.............
..........
...... t
нА
8
7
6
5
4-
J
2
1
0,5
0,1;
0,3
0,2
0,160
1;0
80
160
120
200
240
280м
Рис. ПI 6. ТОКИ однофазных К3 в зависимости от длины и сечения
четырехжильных кабелей с алюминиевыми жилами в алюминиевой оболочке при 'i!<
ХС О,lх т , Rn 15 мОм, соединении обмоток трансформатора У 'У- и МОЩНОСТИ
1600 (а); 1000 (б); 630 (в); 400 И кВ.А
231
б)
/,111 $-1000 к8.А
"I{ и,;=5 %
, Y'v.
t
i\"-' .... -..........
I\\. ..... 1'0......... .........
\, ,\' ,..... 1'-.... ............ r-........ ........
\ \ ,........ f\.." ....... i'--.'"'-
r-........ J.r .t"oO
\ ..... " ...... r-....... -............ (fO-l- fх s7)' .....
\ "- , .......... ...... r-....... ......Qx ,L(W """
\ , ..... ...... 1'0.... ......
\ I'\. "- '" ........ ....:i!x 7o,."f-. 1 X r--...
\ '\ '-. 1"- ......... JJ. r-........ r---... ..........
1\ "- ....... o,.'x.?s. t-....
\. ...... .......... --.......... J'.r r--- ,...
..... l' 1.......... .....
, '- ............ "3'1(./1S", r--- r-.....
..... ........ *6' ...... ........
"
" 6' .1"'- ........... ..........
'-.. 4- .......
1": ........ ..........
-t I ....... ........
r't.rg ......... --.......
......
............ r--.....
2 ........
.... t
нА
6
5
4
3
2
1
O
0,4
0,3
0,16 О
200
2Ю
280,.,
120
IБО
'10
80
РИс.ПI 6,б
232
в)
5
НАIj S=6JO I<В'А I
4 KI
и к "'5,5% .
J у/у..
........
2 \' \\ '-.... "- :::::: .........
\ \\. '\.. ...... ......... ......... ....... .....
\ \ "- "- ...... ........ ....;;:::::: xl8.S-I--1х&
'-
\ '\. , '" ...... ....... .......... ..............JX -f.l .5i
\ ........ .........
\. "- '- "'" '" S ........
\ '\ " ....... ........ ........ ;Jx?- ""'-t ..........
f ........ ....... '(}""'X2 ......... ...........
'- ...... ....... ........ .!x
\. " "'- ......
....... '..::!р--;. ,X "
'\ " .........
'\.. ... 1'-... .! J -....;;;;;;
'- ............ x ' ..........
.!.
....... "- J'-{.'-t )'::::::.........
'!" '\.. ...... J "Т'-!.$
,4 "- r-.....<t.... I -......;., .......
.... К'x
..... ...........
.... ....... I ................
<7,r."l. ........
,б'. ........
..........1-0....
"'--..
6 ...... I
D.
О.
D,J
о.
o, o
#J
80
120
160 200
240 280 м
Рис. ПI 6, в
..
,
i
.
!
,
,
!
J
j
'-
:%
t
1
";О;
-'..
:
.;..
233
2)
'ii S=400 1<8'А
кН. I и "'45СХ
.... 1< 7 О
............. 3::: У/У-
\ .........
\ \.'\.. ............ -........: ;;;;;.:: ......;..,,::: ........... ,
\ \.. ....... " ........ .......... "" -........ ............ ;Jx185 fX.fO
\ " .......... .......... ....... .......... .......... ...........Л'" ........
i\\ "'- :"- ....... '"'-.. .....
t'-......... tii 'Oi-'x. ....... r----- ........
\ \. i'... . " "' ........ x ........
.............t х ....... ...........
\. '\.. .... ........... " ........... .......
"- " ........... "';;:;,::::5'-O-J, .... ...........
\. " " .......... J :--r.....:: ......... .....
"\ , ........ ...... .t'6' '"' r---..
" 1'-. ... :;-..,.,J........ r---.... .... ..........
...... ......... ......(6' .....
............ .J.t I'б: I ............. .......
........ X-b ......... 1-....
......... .......J-t ""........ .........
...... 1'-t6' ....... ...........
"'........... ..........
...... "-
..........
кА
J
2
I
D,6
О?
O/f
Ц.!
Ц2
0,1"'0
80
120
160
200
2"-0 280 ,.,
4(J
Рис. Пl 6, <'
234
а)
q
'.Т
J.(J) $>=1600 кВ-А
KR , а к >=5,5 %
v/v-
\
,
\.
\' "Х "".... 3 х240
'\ " " /Jx!J5
r\.' ," I/;Jx50
"'о,: .......
'\ " ," ;:3 /; '/ /3 х 35
....... :0............ :::"-...... JJx25
"- .... r-... .... .:::::,.
J " 1'---.. ......... .......' t:---:
.......... 1'-... ........... .::::: ............
"
,. ........ ........ ....,
rs...J.t ....,
""" .........
.........
"д
7
6
5
'*
J
2
1
0,5
Ц'*
q
4
O
120 160
200 2'tf] 28lJ м
80
Рис. ПI 7. Токи однофазных К3 в зависимости от длины и сечения
трехжильных кабелей с алюминиеВыми жилами в непроводящей оболочке с
учетом стальной полосы 40 х 4 мм, проложенной на расстоянии 80 см от
кабеля, хс О,lх т Rn 15 мОм, соединении обмоток трансформатора У /У-- и
мощности 1600 (а); 1000 (6); 630 (6); 400 (?) кВ.А
I
'!
.
..
J
f
:
.1
.'
235
б)
нА
6
5
4
3
/,ш S=1000KB.A
,R и к =5,5%
y/V-
I 1
,
I
\\'
\\1'\
\ "-
, , " \.. I
\ \ \.'"
\.," ," Jx240
,'\ ,..... ;::...... I / 3х95
" ........ ..............
" "- ........ ................ ,/ / Jx50
, .............. ../ //
j I "- ........ ..... .............. -,< зхм
! ........ ...... ....:::
'-- r--..
. ...... ........... ......... ro-.. .....
I ......... r---.. ...... ..... ........
i " ,.............. r-...... r-........ .::::: ::::-
2 .......... lr.tps---- ...... ..........
i .......... cJk r......
I '..........
I ;/)(70 ...... r--..... r--.....
I l
2
1
0,5
0,*
o,J
о,
0,10
200 240
280м
80
120 160
4D
Рис.Пl 7,б
236
в)
о,
J.(\) 5=630 х8'А
KR
LL K =5,S%
y/
I t
.,
,
1\
\ .'\. ,
\ \\: ,,,
\. " ::--..
\ "'-" ',---"": ,
'"
" """ , ...............
....... "'" ......"'---1.............. ............ I
"'- " ",......... ....... o
" I............... J'.t 70.. .... "'-...
..........J.t '" .........
+ r--....f'-....... . ........... .........
2 ......
t--........ J(73' ..... .........
1 i ....... ........
I .lt/ O >--'" ..... .........
I I 1-....... r-....
I l
нА
5
4
3
2
1
0,5
О,Ч-
О}
0,10
40
80 120 160 200 240 280м
Рис. ПI 7, 6
...
I нА
."
.
з
i
i 2
j
I
237
2)
/,1lJ S=4DDKB . А
\ KIZ 151c
иK ц., о
\ y/
I= l,
1 I 'f i I I
I I
! I I
...............
\\ I i
\
I
\ \.'\. '\.' I \ I
,
. \ , '\. '\ ."- I I I i I i
\." ," i'.. I : I 1 ! : I
1\ '\. : l'-...."l ! \ I i I I i
I I
\:.,,' I , i ! \ ! \
I ,
'1'-.. , ""i--... ' I T r , .
'\..1 ""- "-.. i ; +---- I . ......
". ; i 'JX?M
i'... :'-...--...1 , ............... -........:' .Jx.10
l,,1 --.......
I --:::.. ...
I "-L
. I J"-t25 I.............F=-""'--
, i '. J ,:
I
I J ..........
ш ..ш
. .JJ
I
1
0,5
04
I
D,J
0,2
0,10
80
12О lБD 200 240 280 м
ItD
Рис. ПI 7,2
238
а)
кА
12
10
о,
J(I) I........,. S=1БОD хВ.А
к'{ , lц"5,5%
,1 Jj, Iy.
.'11
.'\
"-
\\ '- "
, \.'\ ......
\\ i\.. '-
\ \ \" . "- ........
\ '\ '\ . ....... ..........
\ \\ " '- , ......... Jr /Il,f;
, \\ '- " ,....... -;::: I -'i7tJ
\ , i\ \.. 1"- 'JJr7.f I '" ....
\ \ I\\. '\ '- ........
\ '" r-... """'--
..'" '"
,\ 1\ "" " """ J.tJf1-J.7-t.j; "---
\ '\ \\.. "'= "J.'.t....;; ........... ......
, " ........... J-t..fО .........
" "- ' "- J'.t'?.J ......... ......
" 1'.. " J: J i"- .........
4 " '-.. .... .......-: -t<b;., I .......
\. "- -t ..........
" '" J-t;>.
... ;))<7..,. ..........
"- "' -t )( I ... .....:::: ........
.......;:: ::::::
2 ... 1
"'" )(.l' .......
.........'-+'(5' ..........
'" t'--..
1 ,
r........ r--... l
5
4
J
2
1
0,5
о,
О)
О,
0,08
4IJ
80
120 160 200
240 280 м
Рис. ПI 8. Токи однофазных К3 в зависимости от длины и сечения четы
рехжильных кабелей с алюминиеВыми жилами В непроводящей оболочке при
хс О,lх т , Rn 15мОм, соединении обмоток трансформатора I:J./Y- и мощно
сти 1600 (а); 1000 (б); 630 (в); 400 (z) кВ.А
".....:' it--", .
"
I
i
с
239
б)
12
кА
10
(1) S=IODD кВ'А
I K !{ и;-5.5%
J11V-
, ,
\\ ......
" "--
,\ 'i "-
\\ ............
\' '1i ....... .........
., " " .......... "-
... J.y S,
\.\. " ,"'
\\ "' ..... ....... 9IJ.
i\ \: "" " t-....... ............ .]Jr t- r ....... ......
\ '\ '\. " [70"" Jrл I .....
\ " "- , ,, ..?O'" v.......
"- .]Jr ()
\ i\ "\.' ...... """ ;.r-,(.5
\ '- ......... f'!O....3
\ " " " ......... .1)( ""
.." "- "R.i: r---... k
" 1"0... ,,-' I .......
1; " '- ..a- I
"" ""..r-1' 1""-.......
'\. " f Ра:;-'''':
J .......... .1:' ....}(5' .........: .........
-t I
O ..... .....:: :::::
i'...
2 I ........
....... -t .....
....... )(6' "-
...... ..... ........
r--...... .....
1 1'-. .........
5
*
J
2
1
O
О,
n,
о,
а
0,080
80
120 160
200 240 280м
40
Рис.ПI 8,б
240
в)
Ir(!) S=БJO hB-А
KR и х -5,5%
\.. /y.
\\
\\. '\.
'- ......
\'\. " ""-
\\ , "- ...
\\ . "'- "- ,
\\ \. l" ........ i'-..
\\ r......, ........ .... J3'J:
\\ \.. '"
\ \' '- ....... ........ I
\ \ '\. "" ........ ........ .t7S()'i-1/' r---..
\ "- ....... "'-- '-.J.ti;Jff
с'\.
\ \.."\.. V .........
" '--- -.J .,. .......
\ \ ........... ..... .t.-v 30 .........
\ \ .............
\ ........ () , ,
........ '1- .?cf.
'\ ............. '
\. ........ J: · ,......
.J6']I .1 .........:..
" ....... .....
'- .......... cl.t;?
d"'A" ....... t-.....
""" ........ 1'-.....
"/'л t:--
....... I
..... ?/), I ......:.
........ .........10.....
..... "6'
r--..::
......... ......
........ L
нА
7
6
S
+
J
2
1
0,5
Ц4
0,3
а,2
0,1
0,080
40 80
120 160 200 240 280 м
Рис. ПI 8, в
кА 1 ( I )
7 KR
6
5
4
3
0,5
G,1f
O
q2
0,1
4080
r
241
2)
S='IOfJ хН-А
и н :::4,5о/0
А/у..
\.
'\.. ""-
\.\.' ........
.\' , .......
\\ , ........
\ " , .......tZ
.... ..,...... "" с! Х IР"
\\ " '- !'o.... ............. "'/.t?O
\" """" .............. > I r----:.
\ \ \.\ "" " '- 1;;:>h ......... r---...
f \ i'............-.. ........ <17
["- ..... J -tsО .............
:\ I'\.' ......... ......... 1-:-;9S r----...
\ \. "\... .......... lJdx.tfp........
\ \ r--......... '- ,,-'
\. I'-... )I.".t..?.. ........r---...
".... ............ I
\.. '- ..... .........J:t т ..........
" ........-.. ,...... ...............
" ......... f .......
" J' (.1{?(J--.....:....::::-..........
1'.. ""'/Q ........ ....::::: r---.
...... .> I 1.....
V", I '-.
..... If/,.t: ........
..............
2
-.....;;::
.......
'-
.......
r"
4()
j'-.... r--..... L
120 160 200 240 280 н
80
Рис. ПI 8,"
а)
нА J. (i)
12 KR
10
- ..,....
,
, "=1600 нВ-А
и,,"'5,5%
Mv-
.\
5.11"
4-
, '\ '--
,"- '- r-....
J '
,
\'- " """'-t
,\ '\ "......
\ '\" ", .......... ........
'tiJЪ;. 1''t.ff
;! ?'"
, , <f:.
, ";! I'#
" -t'2.У
" "J'
'f" l'."A
" .I"-t .........
" '';> ) .....
" "'..I"... ..........
>' ........
" 7-t'6' ........
К
,
2
......
......
1
\
\ \.
!\.
"-
...........
...........
.......
......
.......
........
"
r--..
.......
..........t......
О)
0,4
0,3
.......
............
.......
б)
12
'1 $-1000 /(В'А
10 KR U,,-S?,1-
А/
,,\
5 l\ "- I-r-
" " 1'- ..
4 .\. "-
'\ 1" , ........... .r
J " " I,......
\ '- ""- 1......... ['.. .1( "т...
.\ ,\ " 1" ' .......... .......
2 \ " , X-V.l(?- ....... ......
J.i "J'
\ " '- <7", ...... ........ ....
\ , J' :1".1(<>0 " ....... r-..I-...
1 ""-1,;>:" ";о: r---... ..... ........ r-.. ,....,
" " .I(-в- ........
" j. ..... ..........
-....:.f" в' t--... r--..
" "' ..... .......... .......
,, r--. r-..
";;
4 1'-*6' ........
" .......... .......
......... 1-......
"" ..... " ...... .......
..........
2
......
N
...
N
D,5
о,
о.
О t ............... 4
,2 i I ;;;J
0,% 'КJ 80 120 160 200 24lJ 280м 4% Ij() 80 120 160 200 2.40 280м
Рис. fП 9. Токи однофазных К3 в lависимости от длины и сечения четырехжильных кабелей с алюминиевыми жилами в алюминиевой
оболочке при хс О, Iх т , R п 15мОм, соединении обмоток трансформатора l1./Y- и мощности 1600 (а), 100U (6), 630 (6), 400 (z) кВ'Д
.......J<'G, . r
..,...,....... ....;."" .H..
в)
н
i 12 S=БЗО кВ.А
U,l=5,5%
7 МУ-
5 :--.
s '-
4- '-
., 1'.. .......
:5 .\' '" " ............
,\ ,, '- ........ ......... ......r:---.........Jk S-l-т. !
1\ \ '\J',- "- .......... .........
......." f.j; 'Цх.
2 ..... ...!kf?tl"'i
\ , , ........ r-.....
\ ...... .........J J(r---... j----...
\ '\. "- " k .......
""- ........ "Х 'о ....... t.......
1 1'-... "'т.!'
" " '- J'k.tr, r-.....<.)
" -........: "т. ........ ......
" "- ".... бi ......
" " ".I'k """'" ........
r--... ..........J-ri т' .......... ......
1;, f'... "-.. ..........
,4 i -t'-ьJ ...... .......
6' .......
,3 I i ......... ....... r-....
! ! r---. ...........
, I I r--J
I
о.
о.
о
о.
0,160
Ij()
8D
120
160
2ОО
21;0 280 м
Рис. fП 9, 6,2
, . , ';. .o: .1 ' 9-.Io";:< -." .
'
2)
i
t
.it .9-4DO II.В-А
и; J;.,5"1o
А/У-
l-""":
"' :--...
" " :-.......
'- "- ...... ......f/fII;f;t
\' \ \ " "- ,...... , r-........ "'{s; f.rS{} Т
\ \ \ .'\.' "- "- ....... N:?<<7::' X r---...
\ 1" ....... .ti .....
\ , '\. "- r--.J!.r?o,'" -ry-<". ..... ......
\ ""'" "/.f'<r ""- ..... ......
\ '\ " " O"'4 .......... .......... .... ........
'-. ...... J'.r.tr, "-.. r--....
"- tl. "т..,. -6' ,......." ..........
'\. .1«.1; ........ ......
"- )f.l'..,. ......
"- '-ц- ......... ...... ........
'- T..f' r---. ........
..f' -.....;::........ ........
.........
i"'..."'.I'-#"6' ........ ......
'- .........
......... ............
r---.
......"
нА
7
6
5
4-
3
:
2
N
...
v.>
1
0,5
O/f
0,3
0.2
о,16 0
80
16О
200 2"0 280м
120
't{J
244
а)
нА
12
10
].Ш 1500 хВ'А
Kk , u H =s.5%
А/у..
I
t---------
"
'\ ."
\ '\ ., "
\ \. ....'\ '" ....,
r\ " L'" ......
" ...... ......... "-
'\ 1...... ......... ......r--....
" ,..... r--..
"'- ...... ..... r-.....:f'. fI' 1'-.
1"- r'-.... "'..\'(1' .. '-.. r-....... ..............
....... .......... .:.::. '-.. .::---
t'-... C!-t ........
1-""";:: ...... ....
"'- .......
....... ...... ......
........ ....
5
'*
J
2
1
0,5
0,4
О)
0,2
0,10
'НJ
80
120
160 200 2'fO
280м
Рис. ПI 10. Токи однофазных К3 в зависимости от длины и сечения
трехжильных кабелей с алюминиевыми жилами в непроводящей оболочке с
учетом стальной полосы 40 х 4 мм, проложенной на расстоянии 80 см от
кабеля, при хс О,lх т , R л 15мОм, соединении обмоток трансформатора
ЫУ- и мощности 1600 (а); 1000 (6); 630 (6); 400 (z) кВ.А
;
,
. ..,. ; . - . ,.
245
б)
12
кА
10
о.
ь Ш S<=I000 кВ'А
KR и н =5,5%
f:,. / 'v-
.
.
.............J
\\ I
\\' \\.'
\1 \" ,
1 '\. '\..
\. ....'\' ."
\ "- ." "
'\ "- ,," ,....
" ,-" '" ........
" , ....... ......... "-
" " , "- ....... ?
1{ ...... ....... ....... :--..: r--- t
..... ....... :'...., r....... ciP ...) .....
..\' ,;;;..\
3 ......... r"-.... ....., ......... "'---....... t"'----
'- r-... .:::: ........
........ ....
""""-....Jl7. .....
""""-\ r-......
........
........ """
5
'"
3
2
O
О,
D,
0,10
200
160
21JO
280м
80
120
Ij{)
Рис. ПI 10, б
в)
к
'А J.(j) S БJО /(В-А
8 I<R и к =5,5 %
7 f1/V-
б
5
4
J .
2
\ \'
1 \
"
1\ ......
\. ;;:....,' "
"\. ...... :--..: ......
.,. " " .......
"-
....... ....: ....... f:jJj
........... " -........: :-.......... .......
......... ......... "- .......""< Y..J(.J.).. .... ..........
)(
....... '- ...... ...... ..........
......... ...... ......
......
I ........
I l
о.
q
о,з
ll).
D,
4{}
80
120
200
21;0
280м
Рис. III 10, в,?
160
." - .... . -
<')
J N S-WO н8'А
U K 4 .s%
i1/v-
..
,
" '
"\. ' ........ "-
\. I\. ;;:....,' '"
'"
" " ....... J.-t
...... ...........
"- J( .....
J(
"""- '- i''3-r t:::- ........ r-.... ...... ........
........ ...... ........ ........
......
.......... ....
....
................
l
нА
7
б
S
4
J
:2
N
о-..
1
0,5
ц*
[),3
2
o.
w
80
12/)
150
200
2W
280м
ъ i; ..,.
""
c;, *
'"
'" е "tJ
= 111
r> (')
::1 .&.
Ф
';-' <::> :о
...
:--- ., :J:
..., Ф tr
n :J: Ф
:t Ф
n
-а "D:><::
о> III"D
..,
о S
-а О ttI
Е: ....... "D tr
n .<::> О Ф
р о, * "'" ttI N
S -'"
'" s:: ---'
l:Jj C.J
111 s::
'" J":o ::. ф
-а О :J:
n ... ....
s: .... S<ф
'" :J:
s:: S
'" о :о
n Е
n
'" :J: О
"< О
:t ""'t-I :><::
t-I (') О
о> * * ttI
."" S ::]
""
с:; ;;1'; "tJ
C.J
* * :s:
" ..." :::.
ъ о
m
:I:
:s:
m
N
248
249
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
,О
Iк* t
'Р
Z*p' Х*р
t.o
!
I
..
1. Правила устройства электроустановок. 6 e изд., перераб и доп.
М.: rлавrосэнеРI'онадзор России, 1998. 648 с.
2. Правила устройства электроустановок. 7 e ИЗД., раздел 1, раздел
7 СПб.: ДЕАН, 2002. 175 с.
3. Беляев А.В., Жарков Б.Л- Схемы подключения и автоматика aBa
рийных дизеЛЬ I"енераторов для нитания особых rpупп потребите
лей// Промышленная энерrетика. 1981, N!! 6. С. 2l 25.
4. Исследование токов KopoTKoro замыкания в промышленных сетях
0,4 кВ с целью установления величин для выбора аппаратов, pac
чета токонроводов и релейной защиты. Технический отчет N!!
11633. Л.: ЛенПЭО ВНИIШЭМ, 1976. 50 с.
5. Разработка нормативных документов для проектных орrанизаций
rЭМа в qасти уточнения расчетов тока КЗ и уставок релейной за
щиты в сети 0,4 кВ промпредприятий. Технический отчет N!! 11939.
Л.: ЛенПЭО ВНИИПЭМ, 1979. 20 с.
6. Беляев А.В.. Шабад М.А. Учет переходных сопротивлений при
выборе защит и аппаратуры в сетях 0,4 кВ//Электрические CTaH
ции. 1981. N!! 3. С. 50 55.
7. Беляев А.В., Шабад М.А. Ответ авторов на отклик на статью «Учет
переходных сопротивлений при выборе защит и аппаратуры в ce
тях 0,4 кВ»// Электрические станции. 1983. N2 6. С. 69 70.
8. Беляев Л-В. Совершенствование методики выбора аппаратуры и
защит и в сетях 380 В// Энерrетик, 1986, N!! 3, с. 28 31.
9. Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ.
Л.: Энерrоатомиздат, 1988. 178 с.
10. Борн О.Б., Шестиперов Ю.И. О токах KopoTKoro замыкания в
мощных сетях с нанряжением до 1000 В// Электричество. 1979.
N!!2. С. lЗ 17.
11. Шиша М.А. Учет влияния электрической дуrи на ток КЗ в сетях
напряжением до 1 кВ переменноrо и постоянноrо тока// Электри
ческие станции, 1996, N!! 11.
12. Ульянов с.А. Электромаrнитные переходные процессы. М.:
Энерrия, 1970. 519 с.
13. Справочник по релейной защите/ Под ред. М.А. Берковича М.;
Л.: rосэнерrоиздат, 1963. 512 с.
14. rолубев М-Л. Расчет токов KopOTKoro замыкания в электросетях
0, "J5 кВ. 2 e изд. М.: Энерrия, 1980. 86 с.
15. Lawrence Е. Fisher. Resistance of low vo1tage АС arcs. IEEE Transac
tions оп industry and general applications. ЮА.....(j 1970/ P.607.....(j16.
Iк* t
".0
.v
2,
'.5
1,0
0,5
а,6
Ц1
а,". 0,9 t O
Z*p' Х*р
,
D,5
Рис. П2 2. reHepaTopbI без АРВ (время t в секундах) [35]
.1
. i. i
250
16. Wagner с., Fountain L. Low vo1tage arcing fau1t сuпепts// Electrica1
Engineering. 1948. N!! 8. Р. 769 771.
17. Кузнецов Р.с. Аппараты распределения электрической энерrии на
напряжение до 1000 В. M.: Энерrия, 1970. 543 с.
18. Инструкция по проектированию силовоrо и осветительноrо элек
трооборудования промышленных предприятий СН 357 77. М.:
rосстрой СССР, 1977. 35 с.
19. О защитах от междуфазных КЗ на трансформаторах собственных
нужд 6/0,4 кВ ТЭС и АЭс. Директивное указание N!! 2768 Э. М.:
Атомтеплоэлектропроект, 1985.
20. Сборник директивных материалов по эксплуатации знерrосистем.
Электротехническая qaCTb. 2 e изд., перераб. и доп. М.: Энер
rоиздат, 1981.
21. Ваrин r.Я., Чечков В.А. Расчет токов KopoTKoro замыкания в pac
пределительных сетях до 1000 В// Промышленная энерrстика.
1985. N!! 12. С. 25 28.
22. Методика «Расчет токов КЗ с учетом сопротивления дупш. Техни
ческий отчет. Харьков: ХИИКС, 1984. 42 с.
23. Bennett W.F. Tasks fresh look of arcing faults. Power. 1969. Уо1.
113. N!! 2. Р. 59.....(j3.
24. Krieger КО. Die voraussetzung zur koordination der kurzshlussfestig
keit// E1ectrie. 1972. N!! 10. Р. 237 242.
25. rлазунов А.А., Хайн М. О вероятностных и статистических xapaK
теристиках токов коротких замыканий в системах электроснабже
ния// Электричество. 1980. N!! 1. С. 5 11.
26. Whitt R.O. Trends and practices in grounding and ground fault protec
tion using static devices. АЕЕЕ Annu. Text. Ind. Techn. Conf. At1anta.
Ga. 1972. New YorkN. У. 1972. 7!l 7/12.
27. rOCT 28249 93. Короткие замыкания в электроустановках. MeTO
ды расчета в электроустановках переменноrо тока напряжением до
1 кВ. М.: Издательство межrосударственных стандартов, 1994.
28. Найфельд М.Р. Заземление, защитные меры электробсзопасности.
М.: Энерrия, 1971. 311 с.
29. Спеваков П.И. Про верка на автоматическое отключение линий в
сетях до 1000 В. М.: Энерrия, 1971. 88 с.
30. Справочник по проектированию электроснабжения/ Под ред. В.И.
Круповича, ю.r. Барыбина, М-Л. Самовера. 3 e изд. М.: Энер
rия, 1980. 456 с.
31. Электротехнический справочник/ Под общей ред. проф. Моск.
энерr. ин та вт. rерасимова, п.r. rрудинскоrо, Л.А. Жукова и др.
6 e изд., испр. и доп. М.: Энерrоиздат, 1982. Т. 3. Кн. 1.
... ..L .'
251
I
32. Баптиданов Л.Н., Козис В-Л., Неклепаев Б.Н. и др. Электрические
сети и станции/ Под ред. Л.Н. Баптиданова. М.: rосэнерrоиздат,
1963. 464 с.
33. Инструктивные материалы rосэнерrонадзора. М.: Энероrоатом
издат, 1983. 400 с.
34. Шабад М.А. Защита [енераторов малой и средней мощности. М.:
Энерrия, 1973. 93 с.
35. [ессен В.Ю. Аварийные режимы и защита от них в сельскохозяй
ственных электросетях. М.; Л.: Сельхозrиз, 1961. 496 с.
36. Важнов А.И. Переходные нроцессы в машинах переменноrо тока.
Л.: Энерrия, 1980. 256 с.
37. Циркуляр N!! Ц 02 98(Э) «О проверке кабелей на невозrорание при
воздействии тока KopoTKoro замыкания». М.: РАО «ЕЭС Россию),
1998.
38. Мокеев с.Ф., Вицинский с.А., Мокеев А.с. О проверке кабелей
на термическую стойкость// Электрические станции. 2003. N!! 9.
С. 49 52.
39. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распредели
тельных сетей. 3 e изд. Л.: Энерrоатомиздат, 1985. 296 с.
40. Татаринцев АТ. О выборе уставок защиты от однофазных KOpOT
ких замыканий в сетях 0,4 кВ// Электрические станции. 1984. N!! 9.
С. 58 59.
41. Эксплуатационный циркуляр N!! Э 7/64 «О дальнейшем внедрении
автоматов в цепях электродвиrателей 0,4 кВ собственных нужд Te
пловых электростанций». Техническое управление по эксплуата
ции энерrосистем rосударственноrо комитета по энерrетике и
электрификации СССР. М.: 1964.
42. rолубев М-Л. Расчет уставок релейной защиты и предохранителей
в сетях 0,4 35 кВ. М.: Энерrия, 1969. 134 с.
43. Барзам А.Б. Системная автоматика. М.: Энерrоатомиздат, 1989.
44. rолоднов Ю.М., Хоренян А.Х. Самозапуск электродвиrателей.
М.: Энерrия, 1974.
45. rрудинский п.r., Мандрыкин С.А., Улицкий М.С. Техническая
эксплуатация OCHoBHoro электрооборудования станций и подстан
ций. М.: Энерrия, 1974.
46. Вайнер СТ. Устройство задержки отпадания якоря маrнитноrо
пускателя// Промышленная энерrетика. 1969. N!! 5.
47. Байтер И.И. Защита и АВР электродвиrателей собственных нужд.
2 e изд. М.: Энерrия, 1980. 103 с.
48. Зильберман В.А. Релейная защита сети собственных нужд атомных
электростанций. М.: Энерrоатомиздат, 1992.
'!
252
49. Беляев А.В., Эдлин М.А. Дальнее резервирование отказов защит и
выключателей в сетях 0,4 кВ!/ Электрические станции. 2002. N!! 12.
c.51 55.
50. Belyaev АУ. and Edlin М.А. Long range backup of protection and
breaker fai1ures in O.4 kV grids/I Power Techno1ogy and Engineering.
Уо1. 36. 2002. No. 6. Р. 373 377.
51. Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных
двиrателей. М.: Энерrоатомиздат, 1984.
52. Шабад М.А. Защита трансформаторов распределительных сетей.
Л.: Энерrоиздат, Ленинrр. отд ние, 1981. 136 с.
53. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распредели
тельных сетей. 4 e ИЗД., перераб. и доп. СПб.: ПЭИПК, 2003.
350 с.
54. rельфанд Я.с., rолубев М.Л., Царев М.И. Релейная защита и элек
троавтоматика на переменном оперативном токе. М.: Энерrия,
1973. 279 с.
55. И.И. Байтер, Н.А Боrданова. Релейная защита и автоматика пи
тающих элементов собственных нужд тепловых электростанций.
М.: Энерrоатомиздат, 1989. 113 с.
....
I
I
1
1
I
...
1
i
i
1
1
,'1
.
253
оrЛАВЛЕНИЕ
.B :::: ; .. . .. . . .. ;. . ;: . ; .:::: :::::::::::::::::::: ::: :::::: :::::::::: ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
2. Расчеты токов KopoTKoro замыкания в сетях 0,4 кВ . ........................................................... 11
2.1. Цель и особенности расчетов..................................................................................... 11
2.2. Учет токооrраничивающеrо действия электрической дуrи......................................... 13
2.3. Сопротивления элементов схемы замещения ...............................................................21;
2.4. Расчет токов междуфазнOI"О К3 при питании от .шерrосистемы................................. 33
2.5. Расчет токов однофазноrо К3 при питании от энер["осистемы ...................................38
2.6. Определение токов К3 по расчеТПЫ:\1 кривым ..............................................................46
2.7. Расчет токов К3 при питании от rеператоров собственных
электростапций. .... ....... ...... .............. ..... ..... ...... ............. ......... ....... ............ ............... ........47
3. Требования к выбору аппаратуры. зашит и кабелей . .......................................................... 59
4. Выбор сечений и длин кабелей ..............................................................................................61
5. Выбор аВТО:\1атических выключателей .................................................................................69
6. Выбор уставок автоматических выключателей электродвиrателей ................................ 106
7. Выбор уставок автоматических выключателей питания сборок и щиТов....................... 114
8. Особенности расчета и выполнения зашиты па вводных выключателях КТП ............. 122
9. Выносная релейная защита электродвиrателей. щитов и сборок .................................... 130
10. Выбор плавких предохранителей ...................................................................................... 138
11. Выбор уставок laIЦИТЫ rеператоров 0,4 кВ ...................................................................... 145
12. Самозапуск электродвиrателей 0,4 кВ .............................................................................. 154
13. Аварийное электроснабжение на напряжении 0,4 кВ ..................................................... 168
14. Дальнее резервирование отказов защит и выключателей в сетях 0,4 кВ ...................... 177
15. Блокировка макси lальной токовой зашиты трансформаторов 6(10)10,4 кВ и
аварийных дизель rенераторов при самозапуске электродвиrателей ........................184
16. Расчет уставок блока БМР3 0,4 ......................................................................................... 188
17. Некоторые особенности зашиты трансформаторов 6(10)10,4 кВ ................................... 201
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Расчетные кривые для нахождения токов К3 в сети 0,4 кВ................. 213
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Расчетные кривые изменения токов К3 дЛЯ reHepaTopoB малой
мошности ... ...... ... ........... ........ ........ ...... .... ...... ...................... ................... ..................... 247
СПИСОК ЛИТЕР А ТУРы.........................................................................................................249
,;
",.
254
Об авторе
;.
I
Анатолий Владимирович Беляев
доцент кафедры «Релейная защита и
автоматика электрических станций, сетей и
энерrосистем» Петербурrскоrо энерrети
ческоrо института повышения квалифи
кации Минпромэнерrо РФ (ПЭИПК),
кандидат технических наук. Работает в
ДОАО «Орrзнерrоrаз» (r. Санкт Петербурr)
в должности начальника отдела РЗА и
АСУ Э. Автор более 50 нечатных изданий
по вопросам Р3А и АСУ Э, в том числе
книr «Вторичная коммутаlIИЯ в paClIpe
делительных устройствах, оснащенных цифровыми Р3А», «Противоава
рийная автоматика в узлах наrрузки с мощными синхронными электродви
rателями», «Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ».
, ,:...
1': J . . J
\. :'r.,:"' . .
, . "..""..;...i'
Jr
.,
"
111 ..
.
Учебное издание
Беляев Анатолий Владимирович
Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ
Учебное пособие
Редактор Е.Б. Никанорова
Объем 9 печ. л.. Тираж 500 экз.
Заказ N!!
ПЭИПК, 196135, Санкт Петербурr, ул. Авиационная, 23
Отпечатано в типоrрафии издательства «Сударыня»
1 96128, Санкт Петербурr, Московский пр., 149 В, офис 412
Тел.: (812) 388 93 41