Допустимый ток перегрузки выключателя

Нагрев кабелей при коротком замыкании (часть 1)

Правильно рассчитанная и надлежащим образом выполненная электрическая сеть не гарантируют исключение возможности возникновения аварийных ситуаций, приводящих к недопустимому перегреву электрических кабелей при возникновении короткого замыкания.

Например, подобная ситуация, как отмечалось в работе Сопротивление цепи фаза — ноль возникает при подключении нагрузки в розеточную сеть через удлинитель. Начиная с некоторой длины добавленного к групповой линии провода удлинителя сопротивление цепи фаза – ноль увеличивается до значения, при котором ток короткого замыкания будет меньше порога срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя. Поэтому при проектировании электроустановок желательно учитывать возможность нештатных условий эксплуатации электропроводки.

В соответствии с ГОСТ Р МЭК 60724-2009 «Предельные температуры электрических кабелей на номинальное напряжение 1кВ в условиях короткого замыкания» температура жил кабеля (до 300 мм 2 включительно) с изоляцией из ПВХ пластиката при коротком замыкании не должна превышать 160 градусов. Достижение этой температуры допускается при длительности короткого замыкания до 5 секунд. При такой продолжительности короткого замыкания изоляция кабеля не успевает нагреться до такой же температуры. При более длительных коротких замыканиях предельная температура нагрева жил должна быть уменьшена.

Рассмотрим возникновение подобной ситуации на примере использования автоматического выключателя группы «С». Время – токовая характеристика выключателя приведена на Рис. 1. В приведенных характеристиках выделены зона «a» — тепловой расцепитель и зона «b» — электромагнитный расцепитель. На графике показаны две кривые 1 и 2 зависимости времени срабатывания выключателя от тока, которые показывают пределы технологического разброса параметров выключателя при его изготовлении. Для автоматических выключателей группы «С» в пределах технологического разброса кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя к номинальному току срабатывания теплового расцепителя находится в пределах от 5 до 10. Нас интересует только кривая 2 для переменного тока (АС), показывающая максимальное время срабатывания выключателя.

Как видно из графика на Рис. 1, при незначительном уменьшении тока короткого замыкания ниже порога срабатывания электромагнитного расцепителя время срабатывания автоматического выключателя определяется тепловым расцепителем и достигает величины порядка 6 секунд.

Рис. 1 Время – токовая характеристика автоматов группы С.

Попробуем выяснить, что происходит с кабелями за промежуток времени, в течение которого сработает тепловой расцепитель. Для этого необходимо вычислить зависимости температуры жил кабелей от времени прохождения по ним токов, близких к порогу срабатывания электромагнитного расцепителя.

В Таблице 1 даны расчетные значения температур жил кабелей в зависимости от продолжительности короткого замыкания (при разных токах) для кабеля с медными жилами сечением 1,5 кв. мм. Кабель данного сечения повсеместно используется в осветительных групповых сетях жилых и общественных зданий.

Для вычисления температур жил кабелей использована методика расчета из ГОСТ Р МЭК 60949-2009 «Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева».

Температура жил кабеля определяется по формуле:

где, Θ_f — конечная температура жил кабеля о С;

Θ_i– начальная температура жил кабеля о С;

β – величина, обратная температурному коэффициенту сопротивления при 0 °C, К, для меди β=234,5;

K – постоянная, зависящая от материала токопроводящего элемента, А · с 1/2 /мм 2 ,для меди K=226;

t – длительность короткого замыкания, с;

S – площадь поперечного сечения токопроводящей жилы, мм 2 ;

I_SC — известный максимальный ток короткого замыкания (среднеквадратичное значение), А;

I_AD=I_SC/ε — ток короткого замыкания, определенный на основе адиабатического нагрева (среднеквадратичное значение), А;

ε – коэффициент, учитывающий отвод тепла в соседние элементы;

X, Y — постоянные, используемые в упрощенной формуле для жил и проволочных экранов, (мм 2 /с) 1/2 ; мм 2 /с, для кабелей с медными жилами и изоляцией из ПВХ пластиката X=0,29 и Y=0,06;

Вычисления произведены для температуры кабеля до короткого замыкания 55 градусов. Такая температура соответствует рабочему току, проходящему по кабелю до возникновения короткого замыкания порядка 0,5 – 0,7 от предельно допустимого длительного тока при температуре окружающей среды 30 – 35 градусов. В зависимости от предполагаемых условий эксплуатации электроустановки температура жил кабелей до короткого замыкания при проектировании электрической сети может быть изменена.

Температура медных жил кабеля с изоляцией из ПВХ пластиката град., при коротком замыкании длительностью, сек:

Тема: Приведение ТУ на технологическое подключение к желаемому виду

Опции темы

• Версия для печати
• Отправить по электронной почте…
• Подписаться на эту тему…

Приведение ТУ на технологическое подключение к желаемому виду

Приобрели с женой в совместную собственность участок в ДНТ. На участке недостроенный неоформленный дом. Расстояние от фасада дома до опоры СО, расположенной сразу за забором — 21 метр. Написали заявление в сетевую организацию на технологическое присоединение к электросетям земельного участка. Через три недели вызвали за договором. Подключаемся первый раз, опыта ноль. Жена съездила, спросила, какие расходы нас еще ждут — говорят, особо никаких, счетчик — самое дорогое, подписывайте, мол, договор. Жена и подписала. Я бы на тот момент тоже подписал. Ибо думал, что все просто — сделают, как мне хочется. Оказалось, нет. Стал разбираться. Согласно тех.условий, я должен выполнить установку счетчика на границе раздела электрических сетей Сетевой организации и Заявителя, монтаж трехфазного ввода от точки присоединения до энергопринимающего устройства, установку устройства контроля величины максимальной мощности с соблюдением кучи требований (например, дистанционная передача данных в сетевую организацию или внутренняя память). Точка присоединения определена как контактный зажим на опоре, расположенной в метре от границы участка. Ну и в договоре есть фраза «Заявитель несет балансовую и эксплуатационную ответственность в границах своего участка, сетевая организация — до границ участка заявителя». Приложены две схемы с двумя вариантами подключения. По одной из них счетчик ставится на опоре, принадлежащей СО, по второй — в ВРУ, установленном на опоре, которая должна стоять на границе участка. Т.е., в обоих случаях уличная установка счетчика. Приложен список рекомендуемых счетчиков, в котором трехфазных счетчиков для работы вне помещений — всего три, все они одного производителя, марки Рим489. Хоть и сказано, что выбор производителя и типа счетчика выполняется мною самостоятельно.
Понятно, что договор подписан. Можно ли теперь как-то изменить ТУ? Не устраивает меня место установки счетчика. В первом варианте, если на опоре СО — я не могу его обезопасить от посягательств извне, а уличное исполнение и дистанционное снятие показаний приводят к его удорожанию. Во втором варианте — дополнительные затраты. На схеме показано, что в ВРУ должен быть обогреватель и вентилятор. Обогревать зимой улицу не хочется. Кстати, интересно, будет ли действовать гарантия на сломавшийся счетчик, если производитель рекомендует его устанавливать внутри помещения, а я его в отапливаемый бокс размещу. Или ставить тот же дорогой счетчик для наружной установки. Еще смущает формулировка «на границе участка». Опора — это не точка. Если ставить ее на границе, то половина основания будет на участке, половина — за его пределами. Ставить за пределами участка хоть что — незаконно. Значит, ставить опору я должен с отступом? Или делить стоимость установки пополам с СО?
Я хотел поставить счетчик внутри дома, в тепле, для внутреннего исполнения, без дистанционного снятия показаний. Оказывается, нельзя. Кстати, опору на участке надо бы поставить — но просто чтобы провод висел не по центру участка, а по краю.
В договоре есть пункт, согласно которого по взаимной договоренности его можно изменять. Написал в СО письмо, в котором высказал главные мысли: установить точку присоединения в границах земельного участка, не далее 25 метров от границы, СО смонтировать провод от своей опоры до этой точки присоединения, мне смонтировать ВРУ не далее 25 м от границы, требование установить устройство контроля максимальной мощности исключить. Сослался при этом на ПУЭ, ст.210ГК, разъяснения ФАС, где сказано, что счетчик можно ставить в границах участка, постановления судов по аналогичным спорам, где сказано, что границей участка может быть граница объекта недвижимости и что обязанность установки устройства контроля мощности на потребителя не возложена.
Как я и ожидал, СО дала ответ с нарушением 30-дневного срока с отказом по всем основным вопросам. Главное обоснование — договор уже подписан, а постановления судов не имеют к вам никакого отношения.
Сейчас рассматриваю два варианта:
1. Расторгнуть подписанный договор (не знаю только, как правильно это сделать — возможно, обосновать отсутствием денег), и сделать заявку на технологическое подключения участка от имени жены, а там уже договор не подписывать, а приводить его в нужный вид мотивированными отказами. Нигде не могу найти ответ, чем это грозит? Потерей уплаченных 550руб? Штрафом? Отказом в повторном заключении договора?
2. Смириться и пойти на выполнение условий СО — купить этот самый дорогой счетчик и поставить его на их опоре (кстати, со счетчиком оказывается беда — в свободной продаже их нет. Есть в некоторых СО, но там продавать отказываются, т.к. я не их клиент. Цена на их сайте — 16 тыс. Официальный представитель производителя предлагает привезти под заказ — за 32 тысячи — аж в два раза дороже. А мы порой удивляемся, откуда у людей яхты и лимузины. Кстати, поставщик уверяет, что аналогов счетчикам РиМ489 нет. Т.е. фраза «выбор производителя и типа счетчика осуществляется самостоятельно» излишняя. Может, кто подскажет — есть ли аналоги.
Что посоветуете?

Автоматические выключатели нагрузки

Устройства, которые защищают электроцепи при возникновении токов перегрузки, токов короткого замыкания, сверхтоков и служат для отключения и включения участков цепей, называются автоматическими выключателями. Такие выключатели одновременно выполняют как функцию защиты, так и функции управления. Их можно разделить на одно-, двух-, трех- и четырехполюсные.

Относят автоматические выключатели к защитным устройствам многократного действия. Такие выключатели имеют несколько видов защиты:

• электромагнитная защита (от тока короткого замыкания Iкз),
• тепловая защиты (при длительном превышении допустимой токовой нагрузки In защита от перегрузки),
• комбинированная защита (электромагнитная и тепловая), такая защита имеется в большинстве автоматов известных производителей.

Ток нагрузки протекает сначала через контакт автомата, затем через нагреватель теплового реле и катушку реле максимального тока. В случае если возникает ток перегрузки, ток после прохождения по нагревателю теплового реле, вызывает повышенные нагрев биметаллической пластины, которая после этого изгибается и свободным концом, поднятым вверх, открывает защелку через рычаг, вызывая тем самым отключение автомата. В случае если возникает ток короткого замыкания, сердечник реле максимального тока втягивается внутрь катушки, откуда с помощью толкателя воздействует на рычаг механизма расцепления, открывающий защелку. После этого пружина размыкает контакты автомата и происходит отключение.

Также при защите тока от перегрузки возможно использование тепловых расцепителей без нагревателя. В таком случае ток пропускается непосредственно через биметаллическую пластину. В маломощных автоматах такой расцепитель используют также для защиты от тока короткого замыкания.

Защитить электрическую цепь сможет только правильно подобранный автоматический выключатель. Специалисты не рекомендуют использовать автоматические выключатели с видимыми повреждениями на корпусе и выключатели более высокой, чем нужно мощности, которые могут в нужный момент не сработать. Таким образом, автоматические выключатели необходимо подбирать под параметры конкретной электроцепи, что касается производителя, то лучше приобретать известных и зарекомендовавших себя фирм-производителей.

Основным параметров для выбора и замены автоматического выключателя является предельная коммутационная способность. Устройство должно иметь такую предельную коммутационную способность, которая перекроет максимальный ток короткого замыкания. При более низкой коммутационной способности автомат не сможет обеспечить защиту электроцепи и выйдет из строя. При выборе автомата нужно учитывать также номинальный ток, напряжение и условия эксплуатации (исходя из типа исполнения).

По сравнению с плавкими предохранителями автоматические выключатели имеют следующие достоинства:

• включение сработавшего автомата требует меньше времени, чем простаивание электрооборудования,
• надежная защита: при незначительном превышении номинального тока в цепи происходит срабатывание автомата,
• при защите трехфазного устройства возможность его работы при отсутствии одной из фаз устраняется, при возникновении тока короткого замыкания или тока перегрузки отключаются сразу все три фазы.

Среди недостатков автоматов в сравнении с плавкими предохранителями можно выделить следующие:

• невозможность замены под напряжением,
• более высокую стоимость.

© 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»

Защита проводов электрических линий от токов короткого замыкания и перегрузок

Дата добавления: 2013-12-23 ; просмотров: 4047 ; Нарушение авторских прав

Решение.

1. Определяем расчетный ток нагрузки:

2. По таблице допустимых токовых нагрузок на кабели с медными жилами, прокладываемые в земле (прил. 3) в столбце «четырехжильные кабели до 1 кВ»выбираем медный кабель сечением 35 мм 2 .Длительно допустимый ток для выбираемого кабеля I_доп = 175 А. Так как I_доп > I, то, по условию нагрева, кабель проходит.

3. Проверяем выбранный кабель на потерю напряжения:

где r₀ = 0,514 Ом/км— активное сопротивление медных проводов при температуре 20°С (прил. 4);

х₀ = 0,35 Ом/км— для всех сечений кабельных линий напряжением до 1 кВ.

Допустимая потеря напряжения в силовых низковольтных сетях ∆U_доп ≤ 5%. В нашем случае ˂ ∆U_доп,следовательно, по потере напряжения выбранное сечение кабеля проходит.

Согласно правилам устройства электроустановок, электрические сети напряжением до 1000 В, сооружаемые как внутри, так и вне зданий, должны иметь защиту от токов короткого замыкания с минимальным временем отключения. Для защиты сетей напряжением до 1000 Вмогут применяться предохранители с плавкими вставками и различного типа автоматические выключатели. Ток плавкой вставки предохранителя, служащего для защиты сети от токов короткого замыкания, следует выбирать таким образом, чтобы соблюдалось соотношение

где — ток плавкой вставки;

— допустимый ток для данного сечения провода.

Для тока установки автоматического выключателя, имеющего регулируемую или нерегулируемую обратнозависимую от тока характеристику, соотношение принимает вид:

где— ток установки автомата.

Для тока установки автоматического выключателя, имеющего только мгновенный максимальный расцепитель, соотношение принимает вид:

Предохранителями и автоматами можно защищать также электрические сети от токов перегрузки. В соответствии с правилами устройства электроустановок осветительные сети и сети бытовых и передвижных электроприемников в жилых и общественных зданиях, служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий, а также в пожароопасных и взрывоопасных помещениях должны быть защищены от перегрузок.

Защиту от перегрузок должны иметь электрические сети промышленных предприятий, сети силовых электроприемников жилых, административных и т. п. зданий только в случаях, когда по условиям технологического процесса или режиму работы сети может возникать длительная перегрузка проводов и кабелей.

В сетях, которые защищаются от перегрузок, плавкие вставки предохранителей или установки расцепителей автоматов выбираются по расчетному току, а сечение провода или кабеля выбирается таким образом, чтобы допускаемая длительная перегрузка на этот провод или кабель составляла не менее 125% максимального тока защитного аппарата.

Различают плавкие вставки двух типов: с малой теплоемкостью (быстродействующие), например, медные, и с большей теплоемкостью (инертные), изготовляемые из металла с большим удельным сопротивлением, например, из свинца и его сплавов. Инертные предохранители могут применяться в тех случаях, когда сети питают электроприемники, имеющие пусковые токи или кратковременные перегрузки. В этом случае недлительные по времени пусковые токи не могут перегреть провода сети, однако, если плавкая вставка не имеет инерции, то под действием пускового тока она сгорит и тем самым прервет цепь.

Выбор предохранителей с плавкими вставками производится следующим образом: для проводов с нагрузкой, при включении которой возникают значительные пусковые токи (включение асинхронных короткозамкнутых электродвигателей и т.д.), ток плавкой вставки выбирается в соответствии с соотношением

где − наибольшая величина тока в цепи. Под подразумевается:

а) для ответвления к одиночным электроприемникам −пусковой ток или наибольший ток нагрузки;

б) для цепей, питающих n приемников

где m – коэффициент одновременности;

– сумма рабочих токов электроприемников за исключением электроприемника, обладающего максимальным пусковым током;

− максимальный пусковой ток электроприемника.

Коэффициент α для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором обычно принимают равным α = 2,5. Для асинхронных электродвигателей с тяжелыми условиями пуска α = 1,6−2,0.

Порядок выбора плавких вставок для защиты проводов от действия токов короткого замыкания и перегрузок следующий:

1. Для сетей, имеющих электроприемники без пусковых токов.

Определяют расчетный ток I. По расчетному току подбирают ближайшую стандартную плавкую вставку с обязательным условием

Номинальные токи стандартных плавких вставок: 6, 10, 15, 20, 25, 35, 60, 80, 100, 125, 160, 200, 225, 260, 300, 325 и т.д.

В случае необходимости защиты провода от перегрузок по расчетному току выбирают ток плавкой вставки, а сечение провода выбирают по допустимому току, определенному из соотношения

2. Для сетей, питающих электроприемники с пусковыми токами.

Определяют расчетный ток I. По расчетному току подбирают ближайшую стандартную плавкую вставку с обязательным условием

где I = I_max / α.

Проверяют, защищает ли выбранная плавкая вставка сечение проводов от действия токов короткого замыкания. Проверку производят по неравенству

где — допустимый ток для данного сечения проводов, определяемый по прил.3.

В случае, если неравенство не соблюдено, нужно увеличить сечение для необходимых результатов, при этом ток плавкой вставки сохраняется прежним.

Защита от перегрузок осуществляется так же, как и для электроприемников без пусковых токов.