НПАОП 10.0-5.13-04Инструкция по определению токов короткого замыкания, выбору и проверке уставок максимальной токовой защиты в сетях напряжением до 1200 в

19

УТВЕРЖДЕНО

приказ Государственного комитета

Украины по надзору за охраной труда

от 26.10.2004 г. №236

К п. 5.7.3 Правил безопасности в угольных шахтах

1. Определение токов короткого замыкания

1.1 Расчет эффективных значений токов короткого замыкания (к.з.) осуществляется с целью определения минимального значения тока двухфазного к.з., необходимого для выбора уставок средств защиты, а также максимального значения тока трехфазного к.з., необходимого для проверки коммутационной аппаратуры на отключающую способность.

1.2. Расчетный минимальный ток двухфазного металлического к.з. ( ) в наиболее электрически удаленной от трансформатора точке сети определяется с учетом параметров высоковольтной распределительной сети, трансформатора передвижной подстанции и нагрева жил кабелей до 65º С, а также с учетом переходных сопротивлений контактов и элементов коммутационных аппаратов, в том числе и сопротивления в месте к.з.

Расчетный ток ( ) в зависимости от приведенной длины кабелей и параметров сети может определяться по таблицам 1–5 приложения.

Для промежуточных значений мощности к.з. и длин кабельных линий, не приведенных в таблицах, токи к.з. определяются методом линейной интерполяции.

Токи двухфазного к.з. могут быть определены по формуле:

(1)

где U н – среднее номинальное напряжение ступени, принимается равным 0,133; 0,23; 0,4; 0,69; или 1,2 кВ;

r рc , r Т, хрс, хТ соответственно активные и индуктивные сопротивления высоковольтной распределительной сети и трансформатора, приведенные ко вторичной обмотке, Ом;

r к,хк– соответственно активное и индуктивное сопротивления 1 км кабеля сечением 50 мм2, Ом\км;

L пр – приведенная к сечению 50 мм2или 4 мм2длина кабельных линий, включенных в цепь к.з., км.

При определении расчетного тока допускается:

не учитывать сопротивления распределительной сети при мощности участковых подстанций до 400 кВ · А включительно, т.е. приниматьхрс =0, r рс =0;

при мощности к.з. S кз >50 МВ · А принимать активное сопротивление распределительной сети равным нулю, т.е. rрс=0.

Полное, активное и индуктивное сопротивление высоковольтной распределительной сети приSкз < 50 МВ · А определяются по формулам:

Zрс = ,= ( ),

(2)

Хрс =

гдеSкз – мощность к.з. на вводе участковой подстанции или на шинах ближайшего питающего РПП–6, МВ · А.

Индуктивное и активное сопротивления трансформаторов определяются по формулам:

(3)

гдеUк– напряжение короткого замыкания, %;

SТ– номинальная мощность трансформатора, кВ · А;

Рк – потери короткого замыкания трансформатора, Вт.

Активное и индуктивное сопротивления жил кабеля принимаются по каталожным данным и пересчитываются для температуры нагрева 65°С. Для указанной температуры нагрева и сечения медных жил 50 мм2активное сопротивление равно 0,423 Ом/км, а индуктивное – 0,075 Ом/км.

Суммарное переходное сопротивление контактов и элементов аппаратов, а также переходное сопротивление в месте к.з. принимаются равное 0,005 Ом на один коммутационный аппарат, включая точку к.з.

Расчетный минимальный ток к.з. в наиболее электрически удаленной точке отходящего от аппарата искроопасного присоединения напряжением до 42 В достаточно точно определяется по формуле:

, (4)

гдеUн – номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора, В;

rT– сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке, Ом (указывается в инструкциях по эксплуатации аппаратов);

rK – сопротивление одной жилы кабеля, Ом (принимается равным 0,008; 0,005; 0,0033 и 0,002 Ом/м для кабелей сечением жил 2,5; 4; 6 и 10 мм2соответственно).

1.3. Приведенная длина кабельных линийLпр с учетом сопротивления контактов и элементов аппаратов и переходного сопротивления в месте к.з. определяется по формуле:

L пр=L 1 k пр1+L 2 k пр2+··· +Lnk прn + (k+ 1)l э’(5)

гдеL1,...L n– фактические длины кабелей с различными сечениями жил, м;

k пр1,...k пр.n – коэффициенты приведения;

k– число коммутационных аппаратов, последовательно включенных в цепь к.з., включая автоматический выключатель ПУПП;

lэ =10 м – приведенная длина кабельной линии, эквивалентная переходным сопротивлениям в точке к.з. и элементов коммутационных аппаратов.

При проверке уставки тока срабатывания защиты аппарата, защищающего питающий кабель и электрооборудование горных машин с многодвигательным приводом, необходимо кLпр , определенной по формуле (5), прибавлять приведенную длину кабеля с сечением жилы 50 мм2, токоограничивающее влияние которого эквивалентно включению в защищаемую сеть элементов внутреннего монтажа. Эта величина указывается в заводских инструкциях по эксплуатации машин.

При определении в осветительных сетях необходимо указывать сопротивление контактов. Для этого к значениюLпр необходимо прибавлять величину2n, гдеn– число светильников и тройниковых муфт в цепи к.з. в сети освещения.

Коэффициенты приведения k пр сечений кабелей для определения расчетных минимальных токов к.з. приведены в таблице:

Для сетей напряжением 127 - 220 В (сечения приведены к 4 мм2)

1.4. Максимальный ток трехфазного к.з. на вводе аппарата может быть вычислен, исходя из значения минимального тока двухфазного к.з., определенного для той же точки с учетом температурного коэффициента и повышенного напряжения вторичной обмотки трансформатора, по формуле:

=(6)

2. Выбор и проверка уставок тока срабатывания реле аппаратов защиты

2.1. Величина уставки тока срабатывания реле автоматических выключателей, магнитных пускателей, станций управления и др. определяется по формулам:

а) для защиты магистрали:

Iу Iн.пуск+ ∑ Iн. раб , (7)

гдеIу– уставка тока срабатывания, А;

Iн.пуск – номинальный пусковой ток наиболее мощного электродвигателя, А;

Iн.раб – сумма номинальных токов всех остальных токоприемников, А;

б) для защиты ответвлений, питающих группу одновременно включаемых электродвигателей с короткозамкнутым ротором:

Iу Iн.пуск (8)

Для защиты магистралей с мощными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором (в случае, если пусковые токи превышают 600–700 А) допускается принимать уставки тока срабатывания реле, исходя из величины фактических пусковых токов. Для приблизительного определения пускового тока номинальный рабочий ток должен быть увеличен в случае применения электродвигателя с короткозамкнутым ротором в 6–7 раз, а в случае применения электродвигателя с фазным ротором – в 1,5 раза;

в) для защиты ответвления, питающего осветительную нагрузку с лампами накаливания:

Iу 3Iн.раб , (9)

а с люминесцентными лампами:

Iу 1,25 Iн. раб(10)

2.2. Выбранная уставка тока срабатывания реле проверяется по расчетному минимальному току двухфазного к.з. При этом отношение (кратность) расчетного минимального тока двухфазного к.з. к уставке тока срабатывания реле должно удовлетворять условию:

(11)

гдеКЧ =1,5 – коэффициент чувствительности защиты.

В отдельных случаях по согласованию с главным энергетиком организации, в состав которой входит предприятие, для магистралей и ответвлений, выполненных бронированными или экранированными кабелями, допускается снижение коэффициента чувствительности до 1,25.

3. Выбор и проверка плавких предохранителей

3.1. Значение номинального тока плавкой вставки предохранителей определяется, исходя из условий:

а) для защиты магистрали:

(12)

гдеIВ – номинальный ток плавкой вставки, А;

1,6÷2,5 – коэффициент, обеспечивающий неперегорание плавкой вставки при пусках электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

Для нормальных условий пуска электродвигателя (редкие пуски и быстрое разворачивание) значение этого коэффициента следует принимать равным 2,5, а для тяжелых условий пуска (частые пуски при длительном разворачивании) – 1,6÷2.

Чрезмерно занижать номинальный ток плавкой вставки не следует, так как последняя может перегореть при пусках, что является одной из причин выхода из строя электродвигателей в режиме однофазной их работы;

б) для защиты ответвления – в случае применения электродвигателя с короткозамкнутым ротором:

, (13)

а в случае осветительной нагрузки:

(14)

Для установки принимается плавкая вставка со значением ее номинального тока, ближайшим к расчетному. Допускается параллельное включение в одном патроне предохранителя двух равных или отличающихся по номинальному току на 30–35% плавких вставок. При этом суммарный ток их не должен превышать расчетного;

в) для защиты искроопасных цепей напряжением до 42 В, отходящих от аппаратов (пускатели, станции управления и пр.) и питающих внешние нагрузки (аппараты автоматизации, светильники местного освещения и пр.), должны устанавливаться предохранители, величина плавкой вставки которых указывается в инструкции по эксплуатации аппарата. Для защиты этих цепей могут применяться также малогабаритные автоматические выключатели, встроенные в аппарат.

3.2. Выбранная плавкая вставка должна быть проверена по расчетному номинальному току двухфазного к.з., наименьшему сечению жил кабеля и должна соответствовать наибольшему длительному допустимому току нагрузки.

Отношение (кратность) расчетного минимального тока двухфазного к.з. к номинальному току плавкой вставки должно удовлетворять условию:

(15)

При этом кратность, равная 4, допускается в сетях напряжением 380–1140 В, где требуется плавкая вставка на номинальный ток 160 и 200 А, а также в сетях напряжением 127 и 220 В независимо от величины тока плавкой вставки.

3.3. Плавкая вставка для защиты искроопасных цепей напряжением до 42 В должна проверяться по условию:

(16)

гдеIВ – номинальный ток плавкой вставки, А.

4. Выбор и проверка уставок тока срабатывания реле и плавких вставок предохранителей для защиты трансформаторов

4.1. Защита вторичной обмотки силового трансформатора и участка сети от зажимов этой обмотки до общего защитного аппарата от минимальных токов двухфазного к.з. должна осуществляться аппаратом защиты, установленным со стороны первичной обмотки этого трансформатора.

Выбор и проверка значения уставки тока срабатывания реле максимального тока, установленных на первичной стороне трансформатора на напряжение 1200, 690, 400, 230 и 133 В, производится, исходя из условий:

а) для трансформаторов с одинаковыми схемами соединения первичной и вторичной обмотки (например/, Y/Y):

(17)

где – расчетный минимальный ток двухфазного к.з. на стороне вторичной обмотки трансформатора, А;

Iу – уставка тока срабатывания реле аппаратов со стороны первичной обмотки трансформатора, А;

кТ– коэффициент трансформации;

1,5 – коэффициент чувствительности защиты;

б) для трансформаторов с различными схемами соединения первичной и вторичной обмоток (например/Y,Y/):

(18)

Выбор и проверка уставок тока срабатывания реле, установленных в КРУ для защиты указанных участков сети на стороне вторичной обмотки трансформаторов напряжением 10–3/1,2–0,4 кВ, должны производиться в соответствии с Инструкцией по выбору и проверке электрических аппаратов напряжением свыше 3 и 6 кВ, утвержденной Минуглепромом СССР 05.01.75 и согласованной Госгортехнадзором СССр 19.11.74.

4.2. Величины уставок тока срабатывания максимальных реле аппаратов на стороне первичной обмотки для защиты вторичной обмотки осветительных трансформаторов, питающих лампы накаливания и люминесцентные лампы, определяются соответственно:

и (19)

4.3. Номинальный ток плавкой вставки предохранителей, встроенных в аппараты, установленные на первичной стороне осветительных трансформаторов, определяются по формуле:

(20)

Принимается плавкая вставка с ближайшим к расчетному значению номинальным током.

Отношение (кратность) расчетного минимального тока двухфазного к.з. к номинальному току плавкой вставки должно удовлетворять условиям:

а) для трансформаторов с одинаковой схемой соединения первичной и вторичной обмотки:

(21)

б) для трансформаторов с различной схемой соединения первичной и вторичной обмоток:

(22)

где – расчетный минимальный ток двухфазного к.з., определенный для случая замыкания на вводных зажимах следующего после вторичной обмотки защитного аппарата, А.

5. Проверка уставок тока срабатывания реле по предельно отключаемому току защитной аппаратуры

5.1. Для обеспечения надежного отключения защитным аппаратом максимальных токов к.з., которые могут возникнуть в защищаемом присоединении, необходимо, чтобы

> (23)

гдеIо – предельно отключаемый ток защитного аппарата, А;

– расчетный максимальный ток трехфазного к.з., А.

В случае, если отключающая способность проверяемого аппарата оказывается меньше величины, указанной в (23), то при наличии на присоединении, питающем данный аппарат, другого аппарата с достаточной отключающей способностью необходимо, чтобы соблюдалось условие:

(24)

гдеIу– уставка тока срабатывания реле максимального тока аппарата с отключающей способностью, удовлетворяющей условию (23), А;

кЧ – коэффициент чувствительности, равный 1,5.

Если условие (24) не соблюдается, то необходимо устанавливать перед проверяемым аппаратом дополнительный аппарат, удовлетворяющий условиям (23) и (24).

Требования о проверке аппарата по предельно отключаемому току не распространяются на автоматические выключатели, установленные в передвижных подстанциях и пусковых агрегатах.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1

Расчетные минимальные токи двухфазного к.з. в сетях напряжением

660 В, питающихся от трансформаторов различных типов