Оценка чувствительности действия защиты

Для внутренних электропроводок в соответствии с п. 3.1.9 ПУЭ допускается не выполнять проверку защитных аппаратов по току короткого замыкания, если будут выполняться определенные условия между токами срабатывания защитных аппаратов и допустимыми токами кабелей или проводов. Эти условия имеют разные значения в зависимости от того, как будет выполнена защита сети. Сеть может быть защищена только от коротких замыканий или от перегрузок.

В соответствии с п. 3.1.10 ПУЭ от перегрузок нужно защищать осветительные сети в жилых и общественных зданиях, в торговых помещениях, служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий, включая сети для бытовых и переносных электроприемников (утюгов, чайников, стиральных машин и т.п.), а также в пожароопасных зонах.

Кроме этого от перегрузки необходимо защищать сети внутри помещений, выполненные открыто проложенными проводниками с горючей наружной оболочкой или изоляцией и сети всех видов во взрывоопасных зонах.

Остальные сети могут иметь защиту только от коротких замыканий.

В п. 3.1.9. ПУЭ приведены условия, которые необходимо соблюдать при защите электропроводок только от коротких замыканий, в п. 3.1.11. ПУЭ приведены условия, которые необходимо соблюдать при защите электропроводок от перегрузок. Требования вышеперечисленных пунктов представлены в таблице 6.1.

Таблица 6.1.

Условия для проверки аппаратов защиты

Виды защиты	Только от к. з ПУЭ 3.1.9	От перегрузок и от к.з ПУЭ 3.1.11
1.Предохранитель с плавкой вставкой
2 Автоматический выключатель:
2.1. Только с элект-ромагнитным расце-пителем
2.2. Только с теп-ловым расцепителем:
а) с нерегулируемой характеристикой
б) с регулируемой характеристикой

 

Автоматические выключатели с комбинированным расцепителем проверяют только по условию п. 2.2. таблицы 6.1.

Если изложенные выше условия не выполняются, необходимо увеличить сечение провода на рассматриваемом участке.

 

7. Рекомендации по оформлению расчета

 

1. Исходные данные для расчета определяют по таблицам приложения П1 согласно индивидуальному коду, который выдается преподавателем.

2. В соответствии с планом производственных помещений, данными о нагрузках и защите сети составляется расчетная схема, на которой указываются: типы проводников, способы их прокладки, температура окружающей среды, типы и мощности нагрузок, типы аппаратов защиты. По расчетной схеме выполняются все необходимые расчеты.

3. На основании полученных результатов расчета составляется полная принципиальная схема сети. Пример схемы приведен на рисунке 3 в разделе 8.

4. Задание оформляется на листах формата А4.

 

8. Пример оформления расчета

 

Исходные данные.

На рисунке 8.1 представлен план производственных помещений с расстановкой щитов, с указанием расчетной температуры в помещениях. Помещения проектируемого производственного здания не относятся к пожароопасным и взрывоопасным.

 

Рисунок 8.1. План помещений

 

К распределительному щиту РЩ1 подключены:

1) Осветительная нагрузка, мощностью 10 кВт. Для освещения помещений используются светильники с люминесцентными лампами мощностью 80 Вт ();

2) Асинхронный двигатель М1, мощностью 7,5 кВт, коэффициент загрузки ;

3) Асинхронный двигатель М2, мощностью 22 кВт, коэффициент загрузки .

Паспортные данные двигателей:

М211111 М111111

Электропроводка от ГРЩ до РЩ1 будет выполнена проводами в трубе; сеть освещения будет выполнена кабелем, проложенным открыто; подключение электродвигателя М1 будет выполнено кабелем, проложенным в трубе, а электродвигателя М2 – кабелем, проложенным открыто.

На основании плана помещений и перечня электроприемников, подключенных к РЩ1, представленного на рисунке 8.1 составляется расчетная схема, на которой указываются все исходные данные: тип проводников, способ прокладки, расчетная температура окружающей среды, сведения о нагрузках, типы аппаратов защиты.

Ат

Рл=6,9кВт

Рисунок 8.2. Расчетная схема

 

Примечание: Ат – автоматический выключатель с тепловым расцепителем, Ак – автоматический выключатель с комбинированным расцепителем; Аэ – автоматический выключатель с электромагнитным расцепителем; Пв – предохранитель с плавкой вставкой.

 

Расчет электропроводок.

Участок РЩ1-Л1.

По условию для подключения осветительных приборов необходимо использовать кабель. Выбираем кабель с медными жилами с поливинилхлоридной изоляцией марки ВВГ.

В соответствии с требованием ПУЭ на группу освещения должно присоединяться не более 60 люминесцентных ламп мощностью не более 80 Вт.

Определим количество ламп мощностью 80 Вт для освещения помещения:

.

Для выполнения вышеизложенного требования разделим нагрузку освещения на три группы, к двум из которых будет присоединяться 35 ламп, к третьей – 34 лампы.

Для выбора сечения кабеля определяем расчетный ток нагрузки группы с большим количеством ламп по формуле (4.2):

.

По таблице П 2.4 приложения 2 выбираем сечение кабеля таким образом, чтобы было выполнено условие (5.1).

Сеть, к которой подключены однофазные потребители должна быть трехпроводной: фазный проводник (L), нулевой рабочий проводник (N) и нулевой защитный проводник (РЕ). Поэтому выбираем трехжильный кабель ВВГ 3х1,5мм², проложенный открыто с допустимым длительным током .

Так как температура в производственных помещениях отличается от принятой в таблицах (при открытой прокладке в воздухе), необходимо выполнить корректировку табличного значения допустимого тока. Для этого определим поправочный коэффициент по формуле (5.3):

.

Определим фактический допустимый ток:

.

Выполняем проверку соответствия расчетному току нагрузки:

.

Следовательно, условие (5.1) не выполнено, ток нагрузки больше допустимого. Для обеспечения требуемого условия выберем кабель большего сечения – ВВГ 3х2,5мм² с .

Фактический допустимый ток:

.

Сравниваем токи:

.

Требуемое условие выполнено.

В соответствии с исходными данными для защиты каждой из трех групп сетей освещения необходимо использовать однофазные автоматические выключатели с тепловыми расцепителями.

По формуле (6.1) определяем расчетный ток теплового расцепителя:

По таблице П 2.8 приложения 2 выбираем однополюсный автоматический выключатель с нерегулируемой характеристикой АЕ2044 с с током теплового расцепителя .

В соответствии с ПУЭ сети освещения должны быть защищены от перегрузок и от коротких замыканий, следовательно, должно быть выполнено условие 2.2 таблицы 6.1.

.

Необходимое условие выполнено, выбранные кабель и автоматический выключатель удовлетворяют необходимым требованиям.

Участок РЩ1-М1.

По условию для подключения трехфазного асинхронного двигателя М1 необходимо использовать кабель. Выбираем кабель с алюминиевыми жилами с поливинилхлоридной изоляцией марки АВВГ.

Для выбора сечения кабеля необходимо определить номинальный ток двигателя по формуле (4.1) при коэффициенте загрузки :

.

Рабочий ток электродвигателя:

.

По таблице П2.2 приложения 2 выбираем сечение кабеля таким образом, чтобы было выполнено условие (5.2).

Сеть, к которой подключен трехфазный электродвигатель должна быть четырехпроводной: фазные проводники (L1, L2, L3) и нулевой защитный проводник (РЕ). Поэтому, выбираем четырехжильный кабель АВВГ 4х2,5мм², проложенный в трубе, допустимый длительный ток .

Поправочный коэффициент для этой марки кабеля определен при расчете участка РЩ1-Л1 и равен .

Определим фактический допустимый ток:

,

.

Требуемое условие выполнено.

По условию для защиты сетей необходимо использовать автоматический выключатель с комбинированным расцепителем.

По формуле (6.1) определяем расчетный ток теплового расцепителя:

Пусковой ток двигателя:

.

По формуле (6.6) определяем ток электромагнитного расцепителя:

.

По таблице П 2.5 приложения 2 выбираем трехполюсный автоматический выключатель с нерегулируемой характеристикой ВА 51-31 с с номинальным током теплового расцепителя .

Ток срабатывания электромагнитного расцепителя (в паспорте автоматического выключателя это ток срабатывания отсечки ) определяется по данным этой же таблицы и задается в виде кратности срабатывания отсечки по отношению к номинальному току теплового расцепителя:

.

Автоматические выключатели с кратностью отсечки и будут срабатывать при пуске электродвигателя, так как не выполняется условие (6.6). Поэтому, выберем автоматический выключатель с . Таким образом, ток срабатывания электромагнитного расцепителя:

.

Рассматриваемый участок сети необходимо защищать только от коротких замыканий. Условие 2.2 таблицы 6.1:

.

Необходимое условие выполнено, выбранные кабель и автоматический выключатель удовлетворяют необходимым требованиям.

Участок РЩ1-М2.

По условию задачи для подключения трехфазного асинхронного двигателя М2 необходимо использовать кабель. Выбираем кабель с медными жилами с поливинилхлоридной изоляцией марки ВВГ.

Определяем номинальный ток двигателя:

.

Рабочий ток электродвигателя:

.

Выбираем четырехжильный кабель ВВГ 4х6мм², проложенный открыто с допустимым длительным током . .

Определим фактический допустимый ток:

,

.

Следовательно, условие (5.2) не выполнено. Для обеспечения требуемого условия выберем кабель большего сечения – ВВГ 4х10мм² с .

Фактический допустимый ток:

,

.

Требуемое условие выполнено.

Для защиты сети будет использован автоматический выключатель только с электромагнитным расцепителем.

Пусковой ток двигателя:

.

По формуле (6.6) определяем ток электромагнитного расцепителя:

.

По таблице П 2.7 приложения 2 выбираем трехполюсный автоматический выключатель А3772 с , с током электромагнитного расцепителя .

Рассматриваемый участок сети необходимо защищать только от коротких замыканий. Условие 2.1. таблицы 6.1.:

.

Очевидно, что требуемое условие не выполняется. Для обеспечения требуемого условия необходимо на рассматриваемом участке выбрать кабель большего сечения.

Выбираем кабель ВВГ 4х35мм² с допустимым длительным током

.

.

Необходимое условие выполнено, выбранные кабель и автоматический выключатель удовлетворяют необходимым требованиям.

Участок ГРЩ-РЩ1.

По расчетным данным рисуем полную принципиальную схему (рисунок 8.3).

По условию для подключения щита РЩ1 необходимо использовать изолированные провода, проложенные в трубе. Выбираем провод с медной жилой с поливинилхлоридной изоляцией марки ПВ1.

Для выбора сечения провода необходимо определить ток нагрузки. Его удобно определять по развернутой расчетной схеме, представленной на рисунке 8.3.

Определяем ток для самой загруженной фазы:

,

где - количество групп осветительной сети на одну фазу.

По таблице П 2.3 приложения 2 выбираем сечение кабеля таким образом, чтобы было выполнено условие (5.1).

Выбираем пятипроводную систему, выполненную проводами 5ПВ1х16мм², проложенными в трубе с допустимым длительным током .

.

Определим фактический допустимый ток:

,

.

Условие (5.6) выполнено.

По условию для защиты магистральной сети будут использованы предохранители с плавкими вставками.

По формуле (6.1) и (6.4) определяем ток плавкой вставки:

1) Отстройка от расчетного тока нагрузки:

2) Отстройка от максимального тока.

Максимальный ток линии, к которой подключены осветительная нагрузка и двигатели (с легкими условиями пуска):

,

.

По таблице П 2.9 приложения 2 выбираем предохранители с плавкими вставками типа ПН2-250 с током плавкой вставки .

Сеть должна быть защищена от коротких замыканий, следовательно, должно быть выполнено условие 1 таблицы 6.1.

 

 

 

 

.

Необходимое условие выполнено, выбранные провод и предохранитель ПН2-250 с током плавкой вставки удовлетворяют необходимым требованиям.

 

Л И Т Е Р А Т У Р А

 

1. Правила устройства электроустановок. 7-е издание.

2. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Под ред. А. А. Ф е д о р о в а и Г. В. С е р б и н о в с к о г о. – М.: Энергия, 1980. – 576 с.

3. Л е щ и н с к а я Т. Б., Н а у м о в И. В. Электроснабжение сельского хозяйства. – М.: Колос, 2008. – 655 с.

 

П Р И Л О Ж Е Н И Е 1.

Задание на выполнение расчета внутренних электропроводок

Таблица П 1.1

Сведения о помещениях

Первый знак	Рисунок плана	Тип помещения и температура
		Н +10°	ПО +30°	ВО +25°
		Н +15°	Н +25°	ВО +20°
		Н +20°	Н +20°	ПО +15°
		Н +25°	Н +15°	ПО +10°
		Н +30°	Н +10°	Н +5°
		Н +25°	ВО +15°	ВО +10°
		Н +20°	ПО +20°	ВО +15°
		Н +15°	ПО +25°	ПО +20°
		Н +10°	ВО +30°	ПО +25°
		Н +5°	ВО +25°	ВО +30°

Примечание: Н – нормальное, ПО – пожароопасное, ВО – взрывоопасное.

Таблица П 1.2

Тип проводки. Данные о подключении нагрузок к РЩ1 и РЩ2

Второй знак кода	Тип проводки	Номера нагрузок
ГЩ1-РЩ1	РЩ1- РЩ2 (ГРЩ-РЩ2)	РЩ1	РЩ2
	провода открыто	кабель открыто		1, 2, 3
	провода в трубе	кабель в кабель-канале		3, 1, 4
	провода открыто	кабель на лотках		1, 2, 4
	провода в трубе	кабель открыто		1, 2, 3
	кабель открыто	провода в трубе	1, 2	3, 4
	кабель в кабель-канале	провода открыто	1, 3	2, 4
	провода открыто	провода в трубе	1, 4	2, 3
	кабель открыто	кабель в трубе	3, 2, 1
	провода в трубе	кабель в трубе	4, 2, 1
	кабель в трубе	провода в трубе	1, 3, 4

 

 

Таблица П 1.3

Сведения о характере нагрузки

Третий знак	Точки присоединения
	Л1	Л2	Л3	М4
	Л1	Л2	Л3	М1
	Л1	Л2	М2	М1
	Л1	МЗ	М2	М1
	М4	МЗ	М2	Л1
	М1	МЗ	М2	Л2
	М1	МЗ	М2	Л4
	М1	МЗ	Л2	Л4
	М1	Л3	Л2	Л4
	Л1	М3	Л2	Л4

 

Таблица П 1.4

Данные о нагрузках

Наименование нагрузки	четвертый знак кода
Осветит. нагрузка
Л1, кВт
Л2, кВт
ЛЗ, кВт
Л4, кВт
Электродвигатель М1
Мощность, кВт					5,5			3,0		7,5
Кратность пуск. тока						6,5				6,5
К.п.д, %									91,5
cosj	0,89	0,89	0,89	0,89	0,86	0,77	0,92	0,7	0,92	0,82
Коэфф-т загрузки	0,78	0,81	0,77	0,9	0,89	0,91	0,75	0,81	0,79	0,82
Электродвигатель М2
Мощность, кВт		7,5							5,5
Кратность пуск. тока	6,5						6,5
К.п.д., %		86,5	90,5	87,5			87,5			88,5
cosj	0,79	0,81	0,9	0,87	0,89	0,92	0,72	0,92	0,72	0,87

Продолжение таблицы П 1.4

Коэфф-т загрузки	0,81	0,9	0,74	0,88	0,81	0,79	0,83	0,76	0,8	0,79
Электродвигатель МЗ
Мощность, кВт				7,5			5,5		7,5
Кратность пуск. тока					6,5		6,5
К.п.д., %	92,5	92,5		86,5				88,5	86,5	88,5
cosj	0,92	0,92	0,89	0,81	0,77	0,91	0,81	0,87	0,81	0,9
Коэфф-т загрузки	0,9	0,73	0,81	0,79	0,82	0,8	0,78	0,85	0,77	0,9
Электродвигатель М4
Мощность, кВт	1,5	2,2			5,5	7,5			18,5	2,2
Кратность пуск. тока	2,0	2,2	2,4	2,5	2,7	3,0	3,5	3,3	3,1	2,9
К.п.д., %		76,5							88,5	88,5
cosj	0,65	0,71	0,74	0,7	0,74	0,75	0,75	0,82	0,84	0,84
Коэфф-т загрузки	1,0	0,9	0,8	0,85	0,9	0,95	1,0	0,9	0,8	0,75

 

Таблица П 1.5

Тип защиты сети

Пятый знак кода	Место установки защиты
	Пв	Ак	Ат	Аэ	Пв	Ак
	Ак	Пв	Ак	Ат	Аэ	Пв
	Пв	Ак	Пв	Ак	Ат	Аэ
	Аэ	Пв	Ак	Пв	Ак	Ат
	Ат	Аэ	Пв	Ак	Пв	Ак
	Ак	Ат	Аэ	Пв	Ак	Пв
	Пв	Пв	Ак	Ак	Ат	Ат
	Аэ	Аэ	Пв	Пв	Ак	Ак
	Ат	Ат	Аэ	Аэ	Пв	Пв
	Ак	Ак	Ат	Ат	Аэ	Аэ

Примечание: Пв - предохранители с плавкими вставками; Ак, Ат, Аэ - автоматические выключатели соответственно с комбинированным, тепловыми электромагнитным расцепителями.

Планы помещений

 

 

Рисунок П 1.1

 

 

 

Рисунок П 1.2

 

П Р И Л О Ж Е Н И Е 2.

Справочные материалы

Таблица П 2.1

Допустимые температуры проводников

 

Проводник	Предельно допустимаятемпература ^ОС
Нормальный режим	Режим к. з.
Шины и неизолированные провода
медные
алюминиевые
стальные, непосредственно несоединенные с аппаратами
стальные, непосредственно соединенные с аппаратами
Провода с резиновой изоляцией
Провода с поливинилхлоридной изоляцией
Кабели с бумажной пропитанной изоляцией до
3 кВ
6 кВ
10 кВ
20 и 35 кВ
Кабели с поливинилхлоридной изоляцией 6…10кВ
Кабели с полиэтиленовой изоляцией 6…10кВ

 

Таблица П 2.2

 

Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией, в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных

 

Сечение токопроводящей жилы, мм^2	Ток А, для кабелей
одножи-льных	двухжильных	трехжильных	четырехжильных
при прокладке
в воздухе	в воздухе	в земле	в воздухе	в земле	в воздухе	в земле
2,5						17,5	26,7
						24,8
						29,4	42,3
						38,6	64,5
						55,2	82,8
		—	—	—	—	—	—

 

Примечание: Допустимые длительные токи для четырехжильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ могут выбираться как для трехжильных кабелей, но с коэффициентом 0,92.

 

Таблица П 2.3

 

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами

Сечение токопроводя-щей жилы, мм^2	Ток, А, для проводов, проложенных
открыто	в одной трубе
двух одножильных	трех одножи-льных	четырех одножи-льных	одного двухжи-льного	одного трехжи-льного
1,5
2,5
				—	—	—
		—	—	—	—	—
		—	—	—	—	—
		—	—	—	—	—
		—	—	—	—	—

 

Таблица П 2.4

 

Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных

 

 

Сечение токопроводящей жилы, мм^2	Ток, А, для проводов и кабелей
Одножиль-ных	двухжильных	трехжильных
при прокладке
в воздухе	в воздухе	в земле	в воздухе	в земле
1,5
2,5
		—	—	—	—

 

Токи относятся к проводам и кабелям как с нулевой жилой, так и без нее.

 

 

Таблица П 2.5

Трехполюсные автоматические выключатели с тепловыми

и электромагнитными расцепителями ВА51 и ВА52

с номинальным током до 160 А, напряжением до 660 В

 

Тип выключателя	, А	, А
ВА51-25		6,3; 8,0	7; 10	1,35
10; 12,5
16; 20; 25
ВА51Г25		0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6		1,2
2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0
10; 12,5
16; 20; 25
ВА51-31 ВА52-31			3; 7; 10	1,35
20; 25
31,5; 40
50; 63
80; 100	1,25
ВА51-33 ВА52-33		80; 100		1,25
125; 160

 

Таблица П 2.6

Трехполюсные автоматические выключатели с тепловыми и электомагнитными расцепителями ВА51 и ВА52 с номинальным током 250 - 630 А, напряжением до 660 В

Тип выключа-теля	Номинальный ток выключателя, А	Номинальный ток тепловых расцепителей Iн.расц., А		Iс.о. для исполнения без тепловых расцепителей, А
ВА51-35				1000; 1250; 1600; 2000; 2500
160; 200; 250
ВА51-37		250; 320; 400		1600; 2000; 2500; 3200; 4000
ВА51-39		400; 500; 630		2500; 3200; 4000; 5000; 6300
ВА52-35				1000; 1250; 1600: 2000; 2500
160; 200; 250
ВА52-37		250; 320; 400		1600; 2000; 2500: 3200; 4000
ВА52-39		250; 320		2500; 3200; 4000; 5000; 6300
500; 630

 

Таблица П 2.7

Трехполюсные автоматические выключатели А3700

с электромагнитными расцепителями

Тип выключателя	Род тока	Частота, Гц	, В	, А	Номинальная уставка по току срабатывания электромагнитных расцепителей, А
А3771 БР А3772 БР	~				160, 200, 250, 320 320, 400, 500, 630
А3771 БР	=	-			160, 200, 250, 320 320, 400, 500, 630 630, 800, 1000, 1400, 1600

 

Автоматический выключатель серии АЕ20 и АЕ20М

АЕ20-_ _ _ - _ _ _ - _ _ _ _

Величина выключателя в зависимости от номинального тока:

2 – 16А; 3 – 25А; 4 – 63А; 5 – 100А; 6 – 160А

Число полюсов в комбинации с максимальными расцепителями тока:

3 – трехполюсные с электромагнитными максимальными расцепителями тока,

4 – однополюсные с электромагнитными и тепловыми максимальными расцепителями тока,

6 – трехполюсные с электромагнитными и тепловыми максимальными расцепителями тока,

9 – трехполюсные с тепловыми максимальными расцепителями тока.

Наличие буквы М – для выключателей модернизированных (АЕ2030М, АЕ2040М).

Наличие свободных контактов: