Кузнецов Б. В., Сацукевич М. Ф. "СПРАВОЧНОЕ ПОСОБИЕ ЗАВОДСКОГО ЭЛЕКТРИКА" -Мн.: Беларусь, 1978

Защита цеховых сетей

Для защиты проводов и кабелей от перегрузки и коротких замыканий в сетях напряжением до 1000 В устанавливаются плавкие предохранители и автоматы, которые разрывают цепь тока, когда величина его становится опасной для дальнейшей нормальной работы элементов сети.

Примерное размещение предохранителей в схемах цеховых сетей показано на рис. 12. Выбор предохранителей для всех точек сети должен обеспечить избирательность их действия. Это значит, что при повреждении, например, двигателя предохранитель П3 на щите не должен расплавиться раньше, чем предохранитель П4 у поврежденного двигателя. Если повреждение произошло на линии, то должен сработать предохранитель П3, а не П2, защищающий трансформатор. Избирательность работы предохранителей будет достигнута при условии, если номинальные токи плавких вставок по направлению потока энергии различаются не менее чем на две ступени по убывающим величинам номинальных токов.

При выборе плавких вставок с малой теплоемкостью (медь, цинк) исходят из следующих требований:

1. Номинальный ток плавкой вставки I_н.вст должен быть равен расчетному I_расч (номинальному I_н) току электроприемника или несколько превышать его:

I_н.вст ≥ I_расч= I_н

2. Плавкая вставка не должна расплавляться за время пуска или реверса двигателя, когда по ней проходит ток I_макс:

I_н.вст ≥ I_макс / α

где α - коэффициент кратковременной тепловой перегрузки плавкой вставки, равный для двигателей, пускаемых вхолостую, 2,5; для двигателей, пускаемых под нагрузкой, - 1,6÷2,0; для сварочных аппаратов контактной сварки - 1,6.

3. Плавкая вставка для линии, питающей несколько электродвигателей с короткозамкнутым ротором и осветительную нагрузку, выбирается по двум условиям:

а) вставка должна соответствовать расчетному току линии:

I_н.вст ≥ ∑I_расч

б) вставка не должна расплавляться за время пуска двигателя с наибольшим пусковым током при предварительном включении всех других нагрузок:

I_н.вст ≥ ∑I_расч + I_{пуск.нб} / α

где ∑I_расч - расчетный ток линии без учета пускаемого двигателя; I_{пуск.нб} - наибольший пусковой ток одного из электродвигателей.

Из величин, определенных в пунктах «а» и «б», выбирают наибольшую.

Определив значение I_н.вст (пункты 1, 2 или 3), по шкале токов плавких вставок выбирают ее ближайшее номинальное значение.

Стандартные плавкие вставки имеют следующие номинальные токи: 4, 6, 10, 15, 20, 25, 35, 45, 60, 80, 100, 125, 160, 200, 225, 260, 300, 350, 430, 500, 600, 700, 850, 1000 А.

По выбранному значению тока плавкой вставки выбирается сечение провода или кабеля. Длительная допустимая нагрузка I_доп для проводов и кабелей должна составлять не менее 125% номинального тока защитного аппарата I_н.защ:

I_доп ≥ 1,25·I_н.защ / k_п

где k_п - поправочный коэффициент.

Выбранные таким образом сечения проводов или кабелей проверяются по отношению к защитным аппаратам исходя из условий, чтобы допустимая нагрузка I_доп на проводник была не менее:

а) одной трети номинального тока плавкой вставки I_н.вст предохранителя

I_доп ≥ 1/3·I_н.вст

б) двух третей номинального тока теплового расцепителя I_н.тепл автоматического выключателя, не имеющего регулировки тока срабатывания

I_доп ≥ 2/3·I_н.тепл

в) двух третей тока срабатывания теплового расцепителя I_{ср.тепл} автоматического выключателя, имеющего регулировку тока срабатывания

I_доп ≥ 2/3·I_{ср.тепл}

г) двух девятых тока срабатывания электромагнитного расцепителя I_ср.эл автоматического выключателя

I_доп ≥ 2/9·I_{ср.тепл}

 

Электрические сети и их защита должны быть рассчитаны так, чтобы защитный аппарат отключал сеть при одно- и многофазных коротких замыканиях в конце защищаемого участка, т. е. должны быть соблюдены следующие условия:

а) при защите линии предохранителями ток короткого замыкания I_к.з должен быть не меньше трехкратной величины номинального тока плавкой вставки

I_к.з ≥ 3·I_н.вст

б) при защите автоматическим выключателем ток короткого замыкания должен быть не меньше полуторакратной величины тока срабатывания расцепителя автомата I_ср.эл:

I_к.з ≥ 1,5·I_ср.эл

Ток короткого замыкания определяется по формуле:

I_к.з = U_н / z = U_н.л / z_о·l

где U_н.л - номинальное линейное напряжение сети, В; z - полное сопротивление петли прямого и обратного проводов линии, Ом; z_о - полное сопротивление петли прямого и обратного проводов на 1 км линии, Ом; l - длина линии от защитного аппарата до конца защищаемого участка, км.

При трехпроводной сети расчет производится для двухфазного короткого замыкания:

I_к.з = u_н.л / z_о·l

где z_о - полное сопротивление петли двух фазных проводов на 1 км линии, Ом.

При четырехпроводной сети расчет производится для однофазного короткого замыкания, при этом в формулу подставляют фазное напряжение и z_о берут для петли фазного и нулевого проводов (табл. 58).

Табл. 58. Значение сопротивления петли прямого и обратного проводов на 1 км линии (Ом)

Сечение провода, мм2		Кабель и провода в трубах		Провода на роликах и изоляторах		Воздушные линии
прямого	обратного	медные	алюминиевые	медные	алюминиевые	медные	алюминиевые
1,0	1,0	37,60	-	37,60	-	-	-
1,5	1,0	31,30	-	31,30	-	-	-
1,5	1,5	25,00	-	25,00	-	-	-
2,5	1,5	20,00	-	20,00	-	-	-
2,5	2,5	15,00	25,40	15,00	25,40	-	-
4,0	2,5	12,40	20,60	12,40	20,60	-	-
4,0	4,0	9,50	16,00	9,50	16,00	-	-
6,0	4,0	7,90	13,20	7,90	13,20	-	-
6,0	6,0	6,32	10,60	6,32	10,60	-	-
10,0	6,0	5,06	8,45	5,07	8,53	-	-
10,0	10,0	3,80	6,40	3,84	6,50	3,70	-
16,0	10,0	3,09	5,20	3,13	5,25	3,05	-
16,0	16,0	2,38	4,00	2,43	4,03	2,41	3,89
25,0	16,0	1,95	3,29	2,02	3,32	2,03	3,23
25,0	25,0	1,53	2,58	1,60	2,62	1,66	1,58
35,0	16,0	1,73	2,91	1,80	2,95	1,82	2,88
35,0	35,0	1,08	1,82	1,18	1,88	1,26	1,90
50,0	25,0	1,14	1,93	1,23	1,98	1,34	2,05
50,0	50,0	0,76	1,28	0,893	1,36	0,984	1,54
70,0	35,0	0,825	1,37	0,935	1,45	1,03	1,48
70,0	70,0	0,565	0,92	0,70	1,02	0,82	1,09
95,0	50,0	0,592	0,98	0,74	1,08	0,936	1,19
95,0	95,0	0,417	0,684	0,60	0,79	0,72	0,847

 

Пример. Выбрать плавкую вставку к двигателю при пуске без нагрузки.

Исходные данные: P_н=10 кВт; U_н=380 В; I_п / I_н = 4,5; η_н = 0,865; cosφ_н = 0,82.

Решение. Расчетный ток двигателя

Iрасч = Iн =	Pн103	=	10·103	= 21,5 А
	√3Uнcosφнηн		1,73·380·0,82·0,865

Пусковой ток электродвигателя

I_п = I_макс = 4,5·I_н= 4,5·21,5 = 96,8 А.

Ток плавкой вставки предохранителя

I_н.вст ≥ I_макс / α = 96,8 / 2,5 = 38,7 А.

Выбираем по шкале плавкую вставку на номинальный ток I_н.вст = 45 А.

Пример. Выбрать плавкую вставку к двигателю при пуске под нагрузкой.

Исходные данные: P_н=55 кВт; U_н=380 В; η_н = 0,905; cosφ_н = 0,91; I_п / I_н = 5;

Решение. Расчетный ток двигателя

Iрасч = Iн =  Pн103  =  55·103  = 102 А √3Uнcosφнηн 1,73·380·0,91·0,905

Ток плавкой вставки предохранителя

I_н.вст ≥ I_п / α = 5·102 / 2 = 255 А.

Выбираем по шкале плавкую вставку на номинальный ток I_н.вст = 260 А.

Пример. Выбрать по условиям нагрева сечение трехфазного кабеля марки АВРГ и плавкую вставку к двигателю при пуске без нагрузки.

Исходные данные: P_н=28 кВт; U_н=380 В; I_п / I_н = 5; η_н = 0,89; cosφ_н = 0,90; k_з = 0,7.

Решение. Номинальный ток двигателя

Iн =	28·103	= 53,1 А
	√3·380·0,89·0,90

Ток плавкой вставки

I_н.вст ≥ I_п / α = 5·53,1 / 2,5 = 106 А.

Выбираем плавкую вставку I_н.вст= 100 А. Защищаемое этой вставкой сечение кабеля S=35 мм², для которого допустимый длительный ток I_доп = 90 А.

Таким образом, I_п = 53,1 А ≥ I_доп = 90 А.

Следовательно, сечение кабеля и ток плавкой вставки выбраны правильно.