Измерить сопротивление петли фаза нуль. Методики замера полного сопротивления цепи фаза-ноль. Измерение под напряжением

В статье рассмотрены метод расчета сопротивления цепи фаза - ноль в электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью и правила вычисления тока короткого замыкания в линии, что позволяет проверить согласование параметров цепи с характеристиками аппаратов защиты при электроустановки. Приведенные в статье данные предназначены в первую очередь для расчетов распределительных и групповых сетей.

Для выполнения расчетов токов короткого замыкания в трансформаторных подстанциях необходимо дополнительно учитывать тип, мощность, схему подключения, и напряжение на входе трансформатора. Поэтому использование данной работы для расчета трансформаторных подстанций позволит лишь приблизительно оценить их параметры.

В общем случае сопротивление цепи фаза ноль R L - N равно:

где Z т /3 - сопротивление трансформатора, Ом; R Σ пер - суммарное переходное сопротивление контактов, Ом; R Σ авт -суммарное сопротивление всех автоматических выключателей, Ом; R n - удельное сопротивление n-го участка цепи Ом/км (по таблице 1); L n - длина n-го участка цепи, км; R дуги - сопротивление дуги в месте короткого замыкания, Ом.

Таблица 1

Сечение фазных жил мм 2	Сечение нулевой жилы мм 2	Полное сопротивление цепи фаза - ноль, Ом/км при температуре жил кабеля +65 градусов
		Материал жилы:
		Алюминий
				Z цепи (кабеля)			Z цепи (кабеля)

Таблица 2

Мощность трансформатора, кВ∙А
Сопротивление трансформатора, Zт/3, Ом (Δ/Υ)

Таблица 3

I ном. авт. выкл, А										50 и более

Таблица 4

R цепи, Ом

При проектировании групповой сети, если питающая и распределительная сеть уже проложены, целесообразно выполнить измерение сопротивления цепи фаза - ноль от трансформатора до шин группового щита. Это может значительно уменьшить вероятность ошибок при расчетах групповой сети. В этом случае сопротивление рассчитываем по формуле:

R L - N = R расп + R пер.гр + R авт.гр + Rn гр ∙Ln гр +Rдуги (2)

где, R расп - измеренное сопротивление цепи фаза - ноль линии, подключаемой к вводному автоматическому выключателю группового щитка, Ом; R пер.гр - сопротивление переходных контактов в групповой линии, Ом; R авт.гр - суммарное сопротивление автоматических выключателей - вводного группового щита и отходящей групповой линии, Ом; Rn гр - удельное сопротивление кабеля n-й групповой линии (по таблице 1), Ом/км; Ln гр - длина n-й групповой линии, км.

Рассмотрим процесс вычисления сопротивления цепи фаза - ноль схемы, показанной на Рис.1 при однофазном коротком замыкании фазы на ноль в конце групповой линии.

Исходные данные:

Трансформатор мощностью 630 кВ∙А подключен по схеме «треугольник - звезда» - по таблице 2 находим Zт/3=0,014 Ом;

Питающая сеть - кабель с алюминиевыми жилами длиной 80 метров имеет фазный проводник 150 мм 2 и нулевой - 50 мм 2 . По таблице 1 находим удельное сопротивление кабеля 0,986 Ом/км. Вычисляем его сопротивление (длины кабелей выражаем в километрах): 0,986 Ом/км∙0,08 км=0,079 Ом;

Распределительная сеть - кабель с медными жилами длиной 50 метров и сечением жил 35 мм 2 . По таблице 1 находим удельное сопротивление кабеля 1,25 Ом/км. Вычисляем его сопротивление:

1,25 Ом/км∙0,05 км=0,0625 Ом;

Групповая сеть - кабель с медными жилами длиной 35 метров и сечением жил 2,5 мм 2 . По таблице 1 находим удельное сопротивление кабеля 17,46 Ом/км. Вычисляем его сопротивление:

17,46 Ом/км∙0,035 км=0,61 Ом;

Автоматический выключатель отходящий линии - 16 Ампер (с характеристикой срабатывания «С»), вводной автоматический выключатель группового щитка 32 Ампера, остальные автоматические выключатели в линии имеют номинальный ток более 50 Ампер. Вычисляем их сопротивление (по таблице 3) 0,01 Ом+0,004 Ом+3∙0,001 Ом=0,017 Ом;

Переходные сопротивления контактов учтем только в групповой линии (точки подключения кабеля групповой линии к щитку и к нагрузке). Получаем 2∙0,01 Ом=0,02 Ом.

Суммируем все полученные значения и получаем сопротивление цепи фаза - ноль без учета сопротивления дуги R L - N =0,014+0,079+0,0625+0,61+0,017+0,02=0,80 Ом.

Из таблицы 4 берем сопротивление дуги 0,075 Ом, и получаем окончательное значение искомой величины R L - N =0,80 Ом+0,075 Ом=0,875 Ом.

В Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) задано наибольшее время отключения цепей при коротком замыкании в сетях с глухозаземленной нейтралью 0,2 секунды при напряжении 380 В и 0,4 секунды при напряжении 220В.

Для обеспечения заданного времени срабатывания защиты необходимо, что бы при коротком замыкании в защищаемой линии возникал ток, превышающий не менее чем в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя (для взрывоопасных помещений не менее чем в 4 раза) и не менее чем в 3 раза ток расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратнозависимую от тока характеристику (для взрывоопасных помещений не менее чем в 6 раз). Для автоматических выключателей с комбинированным расцепителем (имеющим тепловой расцепитель для защиты от перегрузок и электромагнитный расцепитель для защиты от токов коротких замыканий) ток короткого замыкания должен превысить ток срабатывания электромагнитного расцепителя не менее, чем в 1,2 - 1,25 раза.

В настоящее время используются автоматические выключатели с различной кратностью токов срабатывания электромагнитного расцепителя к тепловому. Автоматические выключатели группы «В» имеют кратность в пределах от 3 до 5, группы «С» от 5 до 10, группы «D» от 10 до 20, группы «K» от 10 до 15 и группы «Z» от 2 до 3. При расчетах всегда берется максимальное значение кратности токов срабатывания расцепителей. Например для автоматического выключателя С16, ток короткого замыкания должен быть не менее 16 А∙10∙1,2=192 А (для автоматического выключателя С10 не менее10А∙10∙1,2=120 А и для С25 не менее 25 А∙10∙1,2=300 А). В приведенном выше примере мы получили сопротивление цепи фаза - ноль 0,875 Ом. При таком сопротивлении цепи ток короткого замыкания Iкз составит величину

U ф / R L - N =220В/0,875 Ом=251 А. Следовательно групповая линия в приведенном примере защищена от токов коротких замыканий.

Максимальное сопротивление цепи фаза - ноль для автоматического выключателя С16 составит величину 220 В/192А=1,14 Ом. В приведенном примере сети (Рис. 1) сопротивление цепи от трансформатора до шин группового щита составит 0, 875 Ом - 0,61 Ом=0.265 Ом. Следовательно максимально возможное сопротивление кабеля групповой линии будет равно 1,14 Ом - 0, 265 Ом=0,875 Ом. Его максимальную длину L при сечении жил кабелей 2,5 мм 2 определим при помощи таблицы 1.

L, км=0,875 Ом/(17,46 Ом/км)=0,050 км.

Всегда, когда есть возможность, следует рассчитывать групповую сеть с максимальным запасом по сопротивлению цепи фаза - ноль, особенно розеточную сеть. Часто нагрузки (утюг, чайник и другие бытовые приборы), в которых часто происходят замыкания, подключают к розетке через удлинитель. Начиная с определенной длины провода удлинителя, нарушается согласование параметров цепи с характеристиками аппаратов защиты, то есть оказывается недостаточным для мгновенного отключения сети. Отключение аварийного участка осуществится только тепловым расцепителем через сравнительно большой промежуток времени (несколько секунд), в результате чего кабели могут нагреться до недопустимо высоких температур вплоть до воспламенения изоляции.

Проект электропроводки должен быть выполнен таким образом, что бы даже в случае воспламенения изоляции кабеля при коротком замыкании это не приводило к пожару. Именно поэтому возникли к прокладке скрытой электропроводки в стальных трубах в зданиях со строительными конструкциями, выполненными из горючих материалов. Во взрывоопасных зданиях целесообразно использовать более сложную защиту кабелей от воздействия .

В соответствии с ПТЭЭП для контроля чувствительности защит к однофазным замыканиям на землю в установках до 1000 В с глухозаземленной нейтралью необходимо выполнять измерения сопротивления петли “фаза-нуль”.

Для измерения сопротивления петли “фаза-нуль” существует ряд приборов, различающихся схемами, точностью и др. Области применения различных приборов приведены в табл. 1.

Приборы для измерения электрических параметров заземляющих устройств, в том числе измерения сопротивления петли фаза-нуль

Проверка производится для наиболее удаленных и наиболее мощных электроприемников, но не менее 10% их общего количества.

Проверку можно производить расчетом по формуле Zпет = Zп + Zт / 3 где Zп- полное сопротивление проводов петли фаза-нуль; Zт - полное сопротивление питающего трансформатора. Для алюминиевых и медных проводов Zпет = 0,6 Ом/км.

По Zпет определяется ток однофазного короткого замыкания на землю: Iк = Uф / Zпет Если расчет показывает, что кратность тока однофазного замыкания на землю на 30% превышает допустимые кратности срабатывания защитных аппаратов, указанные в , то можно ограничиться расчетом. В противном случае следует провести прямые измерения тока короткого замыкания специальными приборами, например, типов ЭКО-200, ЭКЗ-01 или по методу амперметра-вольтметра на пониженном напряжении.

Метод амперметра - вольтметра при измерении сопротивления петли фаза-нуль

Испытуемое электрооборудование отключают от сети. Измерение производят на переменном токе от понижающего трансформатора. Для измерения делается искусственное замыкание одного фазного провода на корпус электроприемника. Схема испытания - приведена на рисунке.

После подачи напряжения измеряются ток I и напряжение U, измерительный ток должен быть не менее 10 - 20 А. Сопротивление измеренной петли Zп=U/I. Полученное значение Zп должно быть арифметически сложено с расчетным значением полного сопротивления одной фазы питающего трансформатора R т/3.

Программа проведения измерений сопротивления петли фаза-нуль

1. Ознакомление с проектной и исполнительной документацией и результатами предыдущих испытаний и измерений.

2. Подготовка необходимых электроизмерительных приборов и испытательных устройств, проводников и защитных средств.

3. После выполнения организационно-технических мероприятий и допуска на объект, выполнение измерений и испытаний

4. Оценка и обработка результатов измерений и испытаний.

5. Оформление измерений и испытаний.

6. Корректировка схем, оформление подписей о пригодности (не пригодности) электрооборудования к дальнейшей эксплуатации.

Кратко, сопротивление петли фаза-ноль измеряют для определения поведения защитных автоматов при возникновении короткого замыкания. Короткое замыкание возникает при механическом повреждении кабеля или разрушении изоляции кабеля в результате старения. В электроустановках с заземленной нейтралью нулевой проводник связан с нейтралью трансформатора. Нейтраль трансформатора объединена с контуром заземления. При замыкании фазы на фазу, на корпус или ноль получается электрическая цепь. Такую цепь называют петля фаза-ноль. При межфазном замыкании ток в контуре будет больше, чем при однофазном замыкании. Сопротивление петли фаза-ноль должно быть как можно более маленьким, тогда ток короткого замыкания в петле будет наибольшим и защита сработает быстрее. Измерение петли фаза-ноль и токов коротких фазных замыканий проводится для определения времени срабатывания защитных устройств. По полученному значению сопротивления петли фаза-ноль расчетом получают значение тока короткого замыкания. От величины тока зависит время отработки аппарата защиты. В качестве аппарата защиты обычно выступает автоматический выключатель. Время срабатывания автомата должно удовлетворять требованиям правил устройства электроустановок. Если это время не выходит за рамки 5 секунд для 380 Вольт и 0,4 секунд для 220 Вольт, то грубо защиту линии можно считать достаточной. Автоматическое отключение питания должно обеспечить защиту от поражения электрическим током при косвенных прикосновениях и коротких замыканиях. Чем быстрее сработает автоматический выключатель, тем меньшие повреждения будут нанесены людям и проводке в электроустановке, ведь при коротком замыкании мгновенно повышается значение тока, и температура проводника резко возрастает. При этом начинает плавиться и гореть изоляция. Даже нескольких секунд в простое срабатывания защиты может хватить для повреждения и возгорания десятков метров кабеля, так как от поврежденного кабеля воспламеняются соседние кабели. В последнее время при монтаже используют негорючий кабель, что помогает от возникновения пожаров, но не спасает проводку от повреждения, а помещения от задымления. При желании можно использовать и малодымный кабель, но финансовые условия не всегда позволяют это сделать. На сопротивление петли фаза-ноль влияет длинна линии, сечение проводников линии, способ соединения участков линии, качество прокладки линии, количество болтовых соединений. Вместе с проверкой самих аппаратов защиты измерение фаза-ноль дает хороший результат в обеспечении безопасности электроустановки.

© Все материалы защищены законом РФ об авторских правах и ГК РФ. Запрещено полное копирование без разрешения администрации ресурса. Разрешено частичное копирование с прямой ссылкой на первоисточник. Автор статьи: коллектив инженеров ОАО «Энергетик ЛТД»

Электроснабжение

Проверка условий срабатывания защитного аппарата при однофазном замыкании в сетях напряжением до 1000В с глухим заземлением нейтрали

В электрических сетях напряжением до 1000 в с глухим заземлением нейтрали должно быть обеспечено надежное отключение защитным аппаратом однофазного к. з. Это диктуется требованиями техники безопасности.
Расчетными точками для определения величины тока к. з. являются наиболее удаленные (в электрическом смысле) точки сети, так как именно этим точкам соответствует наименьшее значение тока однофазного к. з.
Величина однофазного 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 линии до наиболее удаленной точки сети, ом.
Расчетные значения полных сопротивлений понижающих трансформаторов при однофазных 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 или жил кабеля линии 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 или жил кабеля, ом.

Активные сопротивления проводов из цветных металлов определяются по табл. 5-1 . Средние значения индуктивных сопротивлений петель проводов или жил кабелей из цветных металлов на 1 км линии даны в табл. 7-2.
Для стальных проводов индуктивное сопротивление петли проводов определяется по формуле

где Х" п - внешнее индуктивное сопротивление петли из прямого и обратного проводов, равное для воздушной линии напряжением до 1000в 0,6 ом/км; Х" п.п и Х" п.о - внутренние индуктивные сопротивления соответственно прямого и обратного проводов линии, ом/км.
Значения полных сопротивлений петель для проводов и жил кабелей из цветных металлов на 1 км линии даны в табл. 7-3. В табл. 7-6 указаны сопротивления петли "фаза трехжильного кабеля - стальная полоса" для небронированных кабелей.

Таблица 7-1 Расчетные сопротивления трансформаторов при однофазном к. з. на стороне 400/230 в

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 указанных в табл. 7-1.
Условные обозначения схем соединений трансформаторов:
У - звезда; Ун - звезда с выведенной нулевой точкой; Д - треугольник.

Таблица 7-2 Средние значения индуктивных сопротивлений петли прямого и обратного проводов или жил кабеля, выполненного из цветных металлов ом/км

Таблица 7-3 Полные сопротивления петли прямого и обратного провода линии или жил кабеля, ом/км

Сечение провода, мм.кв		Кабель и провода в трубах		Провода на роликах и изоляторах		Провода воздушных линий
прямого	обратного	медные	алюминиевые	медные	алюминиевые	медные	алюминиевые
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

Таблица 7-6 Полные сопротивления петли "фаза трех жильного кабеля - стальная полоса", ом/км

Сечение кабеля, мм.кв	Ток и материал жил кабеля	Размеры стальной полосы, мм
		20X4		40X4		50X4	50X4	60X4		80X4		100X4, 100X6	100X5, 100X8
	Ток срабатывания максимального расцепителя автомата, а		1400		1400		1400		1400		1400		1400
	Номинальный ток плавкой вставки безынарционного предохранителя, а
	Материал жил кабеля:	Полное сопротивление петли, ом / км
	Медь Алюминий Медь Алюминий Медь Алюминий Медь Алюминий Медь Алюминий Медь Алюминий Медь Алюминий Медь Алюминий Медь Алюмниий Медь Алюминий Медь Алюминий Медь Алюминий	9,59 13,52 7,76 10,34 6,36 7,86 5,6 6,49 5,14 5,70 4,91 5,30 4,75 5,02 4,64 4,83 4,57 4,70 4,51 4,62 4,47 4,56 4,44 4,52	8,42 12,35 6,59 9,17 5,19 6,69 4,43 5,32 3,97 4,53 3,74 4,13 3,58 3,85 3,47 3,66 3,40 3,53 3,34 3,45 3,30 3,39 3,27 3,35	7,82 11,79 5,97 8,59 4,55 6,07 3,78 4,68 3,31 3,88 3,09 3,48 2,92 3,19 2,81 3,0 2,73 2,87 2,69 2,8 2,65 2,74 2,63 2,7	7,45 11,42 6,60 8,22 4,18 5,7 3,41 4,31 2,94 3,51 2,71 3,11 2,55 2,72 2,44 2,63 2,36 2,50 2,32 2,43 2,28 2,37 2,26 2,33	7,40 11,37 5,54 8,17 4,11 5,63 3,32 4,24 2,86 3,43 2,64 3,03 2,47 2,74 2,37 2,55 2,29 2,42 2,24 2,35 2,21 2,29 2,18 2,25	7,17 11,14 5,31 7,94 3,98 5,4 3,09 3,01 2,63 3,2 2,4 2,8 2,24 2,5 2,4 2,32 2,06 2,19 2,01 2,12 1,98 2,06 1,95 2,02	7,14 11,13 5,27 7,92 3,83 5,37 3,04 3,96 2,57 3,15 2,35 2,74 2,19 2,45 2,08 2,26 2,01 2,14 1,96 2,07 1,93 2,01 1,90 1,96	6,92 10,91 5,05 7,7 3,61 5,15 2,82 3,74 2,35 2,93 2,13 2,52 1,97 2,23 1,86 2,04 1,79 1,92 1,74 1,85 1,71 1,79 1,68 1,74	6,82 10,81 4,95 7,61 3,5 5,05 2,71 3,64 2,24 2,82 2,01 2,41 1,86 2,12 1,75 1,93 1,67 1,8 1,63 1,74 1,60 1,65 1,58 1,64	6,59 10,58 4,72 7,38 3,27 4,82 2,48 3,41 2,01 2,59 1,78 2,18 1,63 1,89 1,52 1,7 1,44 1,57 1,4 1,51 1,37 1,47 1,35 1,41	6,56 10,56 4.68 7,34 3,22 4,77 2,42 3,36 1,95 2,53 1,73 2,12 1,57 1,83 1,46 1,64 1,38 1,51 1,35 1,45 1,31 1,39 1,28 1,35	6,45 10,45 4,57 7,23 3,1 4,66 2,31 3,25 1,84 2,42 1,62 2,01 1,46 1,72 1,35 1,53 1,27 1,40 1,24 1,34 1,2 1,28 1,17 1,24 I 3 ; I к -наименьшая величина однофазного тока к. з., определяемая по формуле (7-1),а. Допустимая кратность минимального тока к. з. должна быть не менее 3 по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя и номинальному току расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику, и не менее 1,1 К р по отношению к току срабатывания автоматического выключателя, имеющего только электромагнитный расцепитель (К р - коэффициент, учитывающий разброс характеристик расцепителя по данным завода). Для сетей, прокладываемых во взрывоопасных помещениях, допустимые кратности тока к. з. увеличиваются до значения 4 по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя и 6 по отношению к номинальному току расрасцепителя автоматического выключателя с обратно зависимой от тока характеристикой. Для сетей, защищаемых только от токов к. з., в необходимых случаях (например, для отстройки от токов самозапуска двигателей) допускается завышение токов плавких вставок предохранителей и уставок расцепителей автоматов, но при этом кратность тока к. з. должна иметь значение не менее 5 по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя и не менее 1,5 по отношению к току срабатывания электромагнитного расцепителя автомата. Значения допустимой кратности тока к. з. для различных условий прокладки сети приведены в табл. 7-8. Таблица 7-8 Значения допустимой минимальной кратности тока к. з. по отношению к току защитного аппарата Условия прокладки Допустимая кратность тока к. з. по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя к току уставки срабатывания автоматического выключателя, имеющего только электромагнитный расцепитель (отсечку) к номинальному току расцепителя автоматического выключателя с обратно зависимой от тока характеристикой Сеть проложена в невзрывоопасном помещении при условии выполнения требований табл. 4-50 Сеть проложена в не взрывоопасном помещении при условии, что требования табл. 4-50 не выполняются Сеть проложена во взрывоопасном помещении 3 1,1Кр 1,5 1,1Кр 3 Примечания: К р - коэффициент, учитывающий разброс характеристик автоматических выключателей с электромагнитным расцепителем. При отсутствии данных завода о гарантируемой точности уставки тока срабатывания автоматического выключателя с электромагнитным расцепителем (отсечка) допускается принимать значение коэффициента К р для автоматических выключателей на номинальный ток до 100 а равным 1,4, выше 100 а - равным 1,25. При затруднении в выполнении требований, указанных в табл. 7-8, допускается применение быстродействующей защиты от замыкания на землю. Пример 7-1. На рис. 7-1 представлена схема четырехпроводной воздушной линии, выполненной алюминиевыми проводами и получающей питание от шин распределительного щита 380/220 в. Нейтраль системы глухо заземлена. Сечения проводов и длины участков линии указаны на рис. 7-1. Пренебрегая сопротивлением внешней сети до шин щита и сопротивлением трансформатора, проверить действие защитных аппаратов при однофазном к. з. в наиболее удаленных точках линии для следующих вариантов: 1. Линия защищена предохранителями с плавкими вставками на номинальный ток 80 а. 2. Линия защищена автоматическим выключателем типа А 3124 с комбинированными расцепителями на номинальный ток 100 а. 3. Линия защищена автоматическим выключателем типа А 3124 с электромагнитными расцепителями с уставкой тока срабатывания 600 а. Рис. 7-1. Схема к примеру С оображения, по которым выбран тот или иной аппарат защиты, здесь не рассматриваются. Пример имеет ограниченную цель - показать типичные случаи проверки защитного отключения при однофазном к. з. Решение. Условие срабатывания аппаратов защиты проверяем по формуле (7-5). Определяем сопротивления петли фазного и нулевого проводов линии при однофазном к. з. в такой точке, для которой значение сопротивления будет наибольшим. По табл. 7-.3 находим значения удельных сопротивлений петли "фаза - нуль" для сечений участков линии: 3 X 70+1 X 35 Z n= 1 ,53 ом/км; 3 X 35+1 X 16 Zn= 3 , 0 ом / км ; 3 X 16 +1 X 16 Zn= 4 , 0 3 ом / км ; Определяем, какая из точек Д или Е является расчетной. Сопротивление петли между точками Г и Д 4,03 X 0,08=0,323 ом; сопротивление петли между точками Г и Е 3 X 0,13=0,39 ом. Расчетной оказывается точка Е. Полное сопротивление петли "фаза - нуль" между точками А и Е составляет: Zn= 1,53(0,07+0,08) +0,39 = 0,62 ом. Номинальное фазное напряжение U н = 220 в. Определяем величину однофазного тока при к. з. в наиболее удаленной точке Е сети (по условию примера следует принять Zт= 0): Проверяем выполнение условия (7-5) для всех трех вариантов защиты линии. Вариант 1. Допустимая минимальная кратность тока к. з. по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя согласно табл. 7-8 равна: К 31 = 3. Отсюда: 3х80=240 а<355 а. Таким образом, надежное действие защищающих линию предохранителей обеспечивается. Вариант 2. Допустимая кратность тока к. з. по отношению к тепловому элементу комбинированного расцепителя, имеющему обратно зависящую от тока характеристику, равна: К 31 = 3. Отсюда соотношение (7-5) 3х100=300 а<355 а выполняется. Вариант 3. По данным завода гарантируемая точность уставки для автоматических выключателей типа А 3124 составляет ±15%. Приняв в соответствии с указанием табл. 7-8 коэффициент запаса равным 1,1, получим: К 31 = 1,1х1,15=1,27; 1,27х600=760 а>355 а. Надежность действия автоматического выключателя при к. з. в точке Е не обеспечивается. Пример 7-2. В системе с глухо заземленной нейтралью при напряжении 380/220 в линия защищается предохранителями с плавкими вставками на номинальный ток 100 а. Полагая Zт = 0, определить наибольшую длину линии, при которой будет обеспечиваться надежное перегорание предохранителей при однофазном к. з. в конце линии для следующих вариантов выполнения линии: 1. Воздушная линия с алюминиевыми проводами сечением 3 X 50+1 X 25 мм.кв. 2. Трехжильный кабель с алюминиевыми жилами сечением 3X50 мм.кв в алюминиевой оболочке, используемой в качестве заземляющего провода. 3. Трехжильный небронированный кабель с алюминиевыми жилами сечением 3 X 50 мм.кв с заземляющей шиной в виде стальной полосы сечением 50 X 4 мм. Решение. По табл. 7-8 определяем минимально допустимую кратность тока к. з.: К 31 = 3. Наименьшая допустимая величина однофазного тока к. з. I к = 3х100=300 а. Учитывая, что по условию примера Zт = 0, находим по формуле (7-1) наибольшее допустимое сопротивление "фаза - нуль" линии: Определяем удельное сопротивление 1 км петли "фаза - нуль": для варианта 1 по табл. 7-3 Z п = 2,03 ом/км; для варианта 2 Z п = 1,03 ом/км; для варианта 3 по табл. 7-6 Z п = 2,74 ом/км. Наибольшие допустимые длины линии будут равны: вариант 1 вариант 2 вариант 3 Наибольшая длина линии обеспечивается применением кабеля с использованием алюминиевой оболочки в качестве заземляющего (нулевого) провода.

Контур, состоящий из фазы трансформатора и цепи фазного и нулевого проводников. Сопротивление петли фаза-ноль определяет ток такого короткого замыкания.

Если сопротивление петли фаза-ноль велико, то может оказаться, что ток короткого замыкания не достаточен для быстрого срабатывания защиты от короткого замыкания. И защита или вообще не отключает короткое замыкание, или отключает через длительное время. Все это время на корпусе электроаппарата присутствует опасное напряжение.

В электроустановках до 1000 В с заземлением нейтрали безопасность обслуживания электрооборудования при пробое на корпус обеспечивается отключением поврежденного участка с минимальным временем. При замыкании фазного провода на соединенный с нейтралью трансформатора (или генератора) нулевой провод или корпус оборудования образуется контур, состоящий из фазы трансформатора и цепи фазного и нулевого проводников. Этот контур принято называть петлей «фаза-ноль»

Проверка надежности и быстроты отключения поврежденного участка сети состоит в следующем:

Определяется ток короткого замыкания на корпус Iкз. Этот ток сопоставляется с расчетным током срабатывания защиты испытуемого участка сети. Если возможный в данном участке сети ток аварийного режима превышает ток срабатывания защиты с достаточной кратностью, надежность отключения считается обеспеченной.

Рис.5

R т, Х т - активное и индуктивное сопротивление вторичной обмотки силового трансформатора

R к - переходное сопротивление контактного соединения

R а - сопротивление аппаратов защиты и коммутации

R тт, Х тт - активное и индуктивное сопротивление вторичной обмотки трансформатора тока

R пр, Х тпр - активное и индуктивное сопротивление провода (длину провода в обоих случаях принимаем 80м.)

Z - электроприемник-потребитель.

Индуктивное и активное сопротивление обмотки трансформатора (мОм)

Сопротивления контактов определяются по следующей формуле

Полное сопротивление петли фаза-ноль

Поученный расчетный ток к.з. сравниваем с током срабатывания защитной аппаратуры. Если выполняется условие, то аппарат защиты сработает и его выбор произведен верно

Произведем расчет сопротивления петли фаза-ноль

В качестве трансформатора принимаем следующий

U НН =0,4 кВ

Р к =7,6 кВ

Определяем сначала индуктивное и активное сопротивление обмотки трансформатора (мОм) по формулам (6.1) и (6.2)