В электрических сетях напряжением до 1000 в с глухим заземлением нейтрали должно быть обеспечено надежное отключение защитным аппаратом однофазового к. з. Это диктуется требованиями техники безопасности.
Расчетными точками для определения величины тока к. з. являются более удаленные (в электрическом смысле) точки сети, так как конкретно этим точкам соответствует меньшее значение тока однофазового к. з.
Величина однофазового тока к. з. может быть определена по приближенной формуле
где U ф — фазное напряжение сети, в;
Z т — полное сопротивление понижающего трансформатора току замыкания на корпус, ом;
Z п — полное сопротивление петли фаза — нуль полосы до более удаленной точки сети, ом.
Расчетные значения полных сопротивлений понижающих трансформаторов при однофазовых замыканиях приведены в табл. 7-1.
Для трансформаторов мощностью более 630 ква при определении тока к. з. можно принять:
Z т =0
Полное сопротивление петли проводов либо жил кабеля полосы определяется по формуле
где R п — активное сопротивление фазного ( R ф ) и нулевого (Ro) проводов, ом;
R п =R ф +R о (7-3 )
Х п — индуктивное сопротивление петли проводов либо жил кабеля, ом.
Активные сопротивления проводов из цветных металлов определяются по табл. 5-1. Средние значения индуктивных сопротивлений петель проводов либо жил кабелей из цветных металлов на 1 км полосы даны в табл. 7-2.
Для железных проводов индуктивное сопротивление петли проводов определяется по формуле
где Х’ п — наружное индуктивное сопротивление петли из прямого и оборотного проводов, равное для воздушной полосы напряжением до 1000 В 0,6 Ом/км; Х» п.п и Х» п.о — внутренние индуктивные сопротивления соответственно прямого и оборотного проводов полосы, Ом/км.
Значения полных сопротивлений петель для проводов и жил кабелей из цветных металлов на 1 км полосы даны в табл. 7-3. В табл. 7-6 указаны сопротивления петли «фаза трехжильного кабеля — железная полоса» для небронированных кабелей.
| Тип | Номинальная мощность, ква | Напряжение обмотки ВН. кв |
Схема соединений | Полное сопротивление Zт, ом |
| ГОСТ401-41 | ||||
| ТМ, ТМА ТМ ТМ ТМ ТМА ТСМА ТСМ ТМ, ТМА ТМ, ТМА ТМ. ТМА ТМ, ТМА ТМ, ТМА ТМ, ТМА ТМ, ТМА ТМ, ТМА ТМ |
20 30 50 100 100 100 100 180 180 320 320 560 560 750 1000 1000 |
6-10 6-10 6-10 6-10 35 6-10 35 6-10 35 6-10 35 6-10 35 6-10 6-10 35 |
У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун |
1,39 0,9 0,54 0,27 0,25 0,26 0,25 0,15 0,14 0,085 0,08 0,048 0,046 0,036 0,027 0,026 |
| ГОСТ12022-66 | ||||
| ТМ ТМ ТМ ТМ ТМ ТМ ТМ ТМ ТМ ТМ ТМ ТМ ТМ ТМ |
25 40 63 63 100 100 160 160 250 250 400 400 400 630 |
6-10 6-10 6-10 20 6-10 20-35 6-10 20-35 6-10 20-35 6-10 20-35 6-10 6-10 |
У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун У/Ун Д/Ун У/Ун |
1,04 0,65 0,413 0,38 0,26 0,253 0,162 0,159 0,104 0,102 0,065 0,064 0,022 0,043 |
| ГОСТ11920-66 | ||||
| ТМ ТМ ТМ ТМ |
1 000 1 000 1 000 1 000 |
6-10 20-35 6-10 20-35 |
У/Ун У/Ун Д/Ун Д/Ун |
0,027 0,026 0,009 0,01 |
| — | ||||
| ТСЗ ТСЗ ТСЗ ТСЗ ТСЗ ТСЗ ТСЗ ТСЗ ТСЗ ТСЗ |
160 180 250 320 400 560 630 750 1 000 1 000 |
6-10 6-10 6-10 6-10 6-10 6-10 6-10 6-10 6-10 6-10 |
Д/Ун У/Ун Д/Ун У/Ун Д/Ун У/Ун Д/Ун У/Ун Д/Ун У/Ун |
0,055 0,15 0,035 0,085 0,022 0,048 0,014 0,036 0,009 0,027 |
Примечания: Для понижающих трансформаторов с напряжением вторичных обмоток 230/133в значения сопротивлений в 3 раза меньше обозначенных в табл. 7-1.
Условные обозначения схем соединений трансформаторов:
У — звезда; Ун — звезда с выведенной нулевой точкой; Д — треугольник.
| Условия прокладки | Индуктивные сопротивления |
| Кабель до 1 кв либо провода, проложенные в трубах | 0,15 |
| Изолированные провода на роликах | 0,4 |
| Провода на изоляторах снутри помещений либо по внешним стенкам строения | 0,5 |
| Воздушные полосы низкого напряжения | 0,6 |
| Сечение провода, мм.кв | Кабель и провода в трубах | Провода на роликах и изоляторах | Провода воздушных линий | ||||
| прямого | оборотного | медные | дюралевые | медные | дюралевые | медные | дюралевые |
| 1 1,5 1,5 2,5 2,5 4 4 4 6 6 6 10 10 10 16 16 16 25 25 25 35 35 35 50 50 50 70 70 70 95 95 95 120 120 120 150 150 150 |
1 1 1,5 1,5 2,5 1,5 2,5 4 2,5 4 6 4 6 10 6 10 16 10 16 25 10 16 35 16 25 50 25 35 70 35 50 95 50 70 120 50 70 150 |
37,8 31,5 25,2 20,2 15,1 17,3 12,2 9,3 10,6 7,71 6,12 6,50 4,90 3,68 4,26 3,04 2,40 2,58 1,94 1,49 2,38 1,74 1,09 1,60 1,14 0,793 1,03 0,833 0,58 0,755 0,608 0,428 0,568 0,461 0,350 0,535 0,430 0,285 |
— — — — 25,2 — 20,5 15,8 17,9 13,2 10,5 11,1 8,42 6,32 7,24 5,14 3,96 4,44 3,26 2,56 4,08 2,90 1,84 2,62 1,92 1,29 1,74 1,39 0,932 1,27 0,99 0,797 0,922 0,745 0,561 0,862 0,687 0,446 |
— — 25,2 20,2 15,1 17,3 12,2 9,3 10,6 7,71 6,14 6,52 4,92 3,71 4,28 3,08 2,45 2,62 1,98 1,55 2,42 1,79 1,16 1,65 1,21 0,890 1,11 0,927 0,706 856 0,712 0,566 — — — — — — |
— — — — 25,2 — 20,5 15,8 17,9 13,2 10,5 11,1 8,42 6,32 7,24 5,15 3,99 4,46 3,30 2,60 4,11 2,96 1,90 2,66 1,97 1,36 1,80 1,45 1,03 1,34 1,08 0,815 — — — — — — |
— — — — — — — 9,3 — — 6,16 — 4,96 3,75 4,32 3,13 2,52 2,69 2,08 1,68 2,48 1,87 1,29 1,74 1,32 1,05 1,24 1,08 0,896 1,02 0,915 0,772 0,858 0,792 0,732 — — — |
— — — — — — — — — — — — — — — — 4,03 4,50 3,34 2,66 4,15 3,00 1,96 2,70 2,03 1,44 1,86 1,53 1,13 1,42 1,18 0,907 1,09 0,945 0,808 1,04 0,808 0,732 |
| Сечение кабеля, мм.кв | Ток и материал жил кабеля | Размеры металлической полосы, мм | |||||||||||
| 20X4 | 40X4 | 50X4 | 50X4 | 60X4 | 80X4 | 100X4, 100X6 |
100X5, 100X8 |
||||||
| Ток срабатывания наибольшего расцепителя автомата, а | 150 | 1400 | 200 | 1400 | 250 | 1400 | 300 | 1400 | 400 | 1400 | 500 | 1400 | |
| Номинальный ток плавкой вставки безынарционного предохранителя, а |
60 | 600 | 80 | 600 | 100 | 600 | 120 | 600 | 150 | 600 | 200 | 600 | |
| Материал жил кабеля: | Полное сопротивление петли, ом/км | ||||||||||||
| 3X4 | |||||||||||||
Примечание: Сопротивление петли «фаза кабеля -стальная полоса» не остается неизменным для обозначенных в таблице значений тока, так как сопротивление металлической полосы находится в зависимости от тока. Для промежных значений тока величина сопротивления определяется интерполяцией
Надежное отключение защитным аппаратом однофазового к. з. будет обеспечено при условии выполнения соотношения
где К 31 — допустимая кратность малого тока к. з. по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя либо току срабатывания, либо номинальному току наибольшего расцепителя автомата I 3 ;
I к -наименьшая величина однофазового тока к. з., определяемая по формуле (7-1),а.
Допустимая кратность малого тока к. з. должна быть более 3 по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя и номинальному току расцепителя автоматического выключателя, имеющего назад зависимую от тока характеристику, и более 1,1 К р по отношению к току срабатывания автоматического выключателя, имеющего только электромагнитный расцепитель (К р — коэффициент, учитывающий разброс черт расцепителя по данным завода).
Для сетей, прокладываемых во взрывоопасных помещениях, допустимые кратности тока к. з. растут до значения 4 по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя и 6 по отношению к номинальному току расрасцепителя автоматического выключателя с назад зависимой от тока чертой.
Для сетей, защищаемых только от токов к. з., в нужных случаях (к примеру, для отстройки от токов самозапуска движков) допускается завышение токов плавких вставок предохранителей и уставок расцепителей автоматов, но при всем этом кратность тока к. з. обязана иметь значение более 5 по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя и более 1,5 по отношению к току срабатывания электромагнитного расцепителя автомата.
Значения допустимой кратности тока к. з. для разных критерий прокладки сети приведены в табл. 7-8.
Расчет токов однофазового кз в сети 0,4 кВ
В данной статье пойдет речь об определении величины тока однофазового тока к.з. в сетях 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью.
Данный вопрос очень животрепещущ, так как электрические сети 0,4 кВ, являются более распространёнными.
В текущее время существует два способа расчета однофазового КЗ – четкий и приближенный и оба способа основаны на способе симметричных составляющих.
1. Четкий способ определения тока однофазового КЗ
1.1 Четкий способ определения тока однофазового КЗ, представлен в ГОСТ 28249-93 формула 24, и рассчитывается по формуле:
Используя данный способ можно с большой степенью точности определять токи КЗ при узнаваемых сопротивлениях прямой, оборотной и нулевой последовательности цепи фаза-нуль.
К огорчению, на практике данный способ не всегда может быть применять, из-за отсутствия справочных данных на сопротивления прямой, оборотной и нулевой последовательности для кабелей с дюралевыми и медными жилами с учетом методов прокладки фазных и нулевых проводников.
2. Приближенный способ определения тока однофазового КЗ
2.1 Приближенный способ определения тока однофазового кз при большой мощности питающей энергосистемы (Хс < 0,1Хт), рассчитывается по формуле [Л1, с 4 и Л3, с 39]:
- Uф – фазное напряжение сети, В;
- Zт – полное сопротивление трансформатора току однофазового замыкания на корпус, Ом;
- Zпт – полное сопротивление петли фаза-нуль от трансформатора до точки КЗ, Ом.
2.2 Если же питающая энергосистема имеет ограниченную мощность, то тогда ток однофазового кз определяется по формуле 2-26 [ Л3, с 39]:
2.3 Значение Z∑ определяется по таблице 2.9 либо можно найти по формуле 2-25 [ Л3, с 39]:
где:
х1т и r1т; х2т и r2т; х0т и r0т — индуктивное и активное сопротивления трансформатора токам прямой, оборотной и нулевой последовательности, мОм. Принимаются по таблице 2.4 [Л3, с 29].
Значение Zт/3 для разных трансформаторов с вторичным напряжением 400/230 В, можно принять по таблицам 2, 3, 4 [Л1, с 6,7].
Сопротивления контактов шин, аппаратов, трансформаторов тока в данном способе не учитываются, так как арифметическая сумма Zт/3 и Zпт делает не который припас.
2.4 Полное сопротивление трансформатора Zт, определяется по формуле 2-24 [Л3, с 39]:
2.5 Полное сопротивление петли фаза-нуль, определяется по формуле 2-27 [Л3, с 40]:
- Zпт.уд. – полное удельное сопротивление петли фаза-нуль для каждого участка от трансформатора до места КЗ определяется по таблицам 2.10 – 2.14 [Л3, с 41,42] либо по таблицам [Л2], мОм/м;
- l – длина участка, м.
Ниже представлены справочные таблицы со значениями удельного сопротивления петли фаза-нуль для разных кабелей и шинопроводов согласно [Л3, с 41,42].
Справочные таблицы 7, 10 со значениями активных сопротивления медных и дюралевых проводов, кабелей [Л1, с 6, 14].
Справочные таблицы 11, 12, 13 со значениями полного расчетного сопротивления цепи фаза-нуль для 3(4) — жильных кабелей с различной изоляций и при температуре жилы +65(+80) С [Л1, с 15, 16].
На практике согласно [Л1, с 5] рекомендуется применять приближенный способ определения тока однофазового КЗ. При таком способе, допустимая погрешность в расчете тока однофазового КЗ при неточных начальных данных в среднем равна – 10% в сторону припаса; 18-20% — при схеме соединения трансформатора Y/Y0, когда преобладает активная нагрузка и для зануления применяется 4-я жила или оболочка кабеля; 10-12% — при использовании железных труб для зануления проводки.
Из выше изложенного, следует, что при использовании данного способа, создаётся не который припас при расчете, который гарантирует срабатывания защитного аппарата, согласно требованиям ПУЭ.
1. Советы по расчету сопротивления цепи «фаза-нуль». Главэлектромонтаж. 1986 г.
2. ГОСТ 28249-93 – Способы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.
3. Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сети 0,4 кВ. Учебное пособие. 2008 г.
