МИНИСТЕРСТВО МОНТАЖНЫХ И СПЕЦИАЛЬНЫХ
СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ СССР
ГЛАВЭЛЕКТРОМОНТАЖ
ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ПРОЕКТНЫЙ И ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ
ПО КОМПЛЕКСНОЙ ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
ТЯЖПРОМЭЛЕКТРОПРОЕКТ
ПОСОБИЕ К ГЛАВЕ 3.1 ПУЭ
«Защитаэлектрических сетей напряжением до 1 кВ»
Главныйинженер института А.Г. Смирнов
Начальниктехнического отдела Л.Б. Годгельф
Ответственныйисполнитель В.Т. Шилин
МОСКВА1991
СОДЕРЖАНИЕ
Внастоящей работе даны комментарии к тем параграфам главы, которые требуютуглубленного понимания и по которым наиболее часто в адрес института поступаютвопросы.
Кроме комментариев,в работе даются примеры выбора аппаратов защиты и сечения проводниковзащищаемых линий в соответствии с требованиями «Правил устройстваэлектроустановок» (ПУЭ). Даны также удельныерекомендации, основанные на опыте работы института.
Дляудобства обращения с работой перед комментарием к параграфу в кавычкахприводится его полный текст.
Таблицыи рисунки, на которые делаются ссылки в тексте, даны в конце работы. Стаблицами 1и 2,где приводятся основные параметры автоматических выключателей ипредохранителей, а также источники информации, рекомендуется ознакомиться всамом начале, перед чтением работы.
Схемаэлектрической сети на рис. 1 служит только для пояснения примеров выборааппаратов защиты и дана в упрощенном виде. Той же цели служат и ориентировочныезначения токов короткого замыкания, вторые приводятся в работе.
Работойможно будет пользоваться и после выпуска следующего (7-го) издания ПУЭ, т.к.методика выбора защиты электрических сетей остается прежней.
Вкомментариях к действующей редакции, как правило, говорится о тех изменениях,которые вошли в проект главы 3.1, подготовленной для 7-го издания.
Нумерацияпараграфов в работе дана по ПУЭ 6-го издания.
«Аппаратызащиты по своей отключающей способности должны соответствовать максимальномузначению тока КЗ в начале защищаемого участка электрической сети (см. также гл.1.4).
Допускаетсяустановка аппаратов защиты, нестойких к максимальным значениям тока КЗ, а такжевыбранных по значению одноразовой предельной коммутационной способности еслизащищающий их групповой аппарат или ближайший аппарат, расположенный понаправлению к источнику питания, обеспечивает мгновенное отключение тока КЗ,для чего необходимо, чтобы ток уставки мгновенно действующего расцепителя(отсечки) указанных аппаратов был меньше тока одноразовой коммутационнойспособности каждого из группы нестойких аппаратов, и если такое неселективноеотключение всей группы аппаратов не грозит аварией, порчей дорогостоящегооборудования и материалов или расстройством сложного технологическогопроцесса».
Покажемвыполнение требований параграфа на примере выбора аппаратов защиты для схемыэлектрической сети на рис. 1, где указаны максимальные значения токовкороткого замыкания (ТКЗ) в характерных точках, расчетные нагрузки линий исечения проводников, выбранные по этим нагрузкам.
2.1. Вкачестве автоматических выключателей А и А1 выбираем по нагрузке линийвыключатели типов ВА55-43-35 и ВА55-39-35 соответственно (см. табл. 1).Выключатели в зоне токов короткого замыкания действуют с выдержкой времени,обеспечивая необходимую селективность защиты.
Этиавтоматические выключатели удовлетворяют требованию первого абзаца § 3.1.3,т.к. токи КЗ в начале защищаемого участка электрической сети (26 и 24 кА)меньше предельной коммутационной способности выключателей (80 и 47,5 кА).
Вкачестве автоматического выключателя А2 аналогичным образом выбираем стойкий кТКЗ 20 кА (см. точку К2 на рис. 1) выключатель ВА52-35-34:предельная коммутационная способность выключателя равна 40 кА. В зоне ТКЗвыключатель работает без выдержки времени, обеспечивая максимальноебыстродействие защиты.
2.2. В качестве автоматического выключателя А11 по нагрузкевыбираем выключатель ВА13-29-33 с номинальным током расцепителя 50 А.Предельная коммутационная способность этого выключателя (12 кА) меньшемаксимального значения тока КЗ в начале защищаемого участка электрической сети(21 кА). Следовательно, этот выключатель не удовлетворяет требованию первогоабзаца § 3.1.3, т.к. является нестойким к максимальному значению тока короткогозамыкания.
Всоответствии со вторым абзацем § 3.1.3 установка аппаратов защиты, нестойких кмаксимальным значениям тока КЗ, допускается. Но в этом случае одним изусловий является обеспечение мгновенного отключения тока КЗ ближайшим понаправлению к источнику питания автоматическим выключателем. В нашем же примереближайший по направлению к источнику питания выключатель А действует в зонетоков кроткого замыкания с выдержкой времени.
Поэтомув качестве выключателя A11 мывынуждены выбрать для линии с расчетным током 50 А автоматический выключательна номинальный ток 250 А, стойкий к максимальному значению тока КЗ в началезащищаемого участка. Выключатель ВА52-35-34 на номинальный ток 250 А (см. табл.1)имеет предельную коммутационную способность 40 кА и может быть заказан срасцепителем на номинальный ток 80 А.
Такимобразам, выполнение требования к стойкости аппаратов защиты привело, в нашемпримере, к увеличению габарита автоматического выключателя и загрублениючувствительности защиты, поскольку номинальный ток расцепителя выбранноговыключателя (80 А) намного
большедлительно допустимого тока кабеля (55 А), выбранного по расчетной нагрузкелинии. В таких случаях чувствительность защиты на соответствие требованиям §3.1.8 необходимо проверять расчетом (см. 6.3.3).
2.3. В качестве автоматического выключателя А21 выбираем понагрузке выключатель ВА13-29-33 с номинальным током расцепителя 31,5 А.Предельная коммутационная способность этого выключателя 12 кА. Ток КЗ в началелинии равен 13 кА. Автоматический выключатель не удовлетворяет требованиюпервого абзаца § 3.1.3.
Ближайшийпо направлению к источнику питания автоматический выключатель А1 имеет отсечкус выдержкой времени и, следовательно, (как и в случае, рассмотренном нами в п. 2.2) неможет выполнять функции защищающего аппарата по отношению к нестойкому выключателюА21. Поэтому для защиты линии с автоматическим выключателем А21 выбираемстойкий к максимальному току КЗ 13 кА (см. точку К21 на рис. 1)выключатель с номинальным током 250 А ВА51-35-34: предельная коммутационнаяспособность этого выключателя равна 15 кА. Выключатель не имеет расцепителя,который соответствовал бы расчетному току защищаемой линии (30 А), поэтомувыбираем наименьший из возможных расцепителей: с номинальным током 80 А.
Какуже отмечалось в п. 2.2, для этой линии чувствительность защиты кминимальному току КЗ необходимо проверить расчетом (см. п. 6.3.4).
2.4. Вкачестве автоматического выключателя А31 выбран по номинальному токуэлектродвигателя выключатель ВА51Г31-34. Он является стойким к максимальномузначению тока КЗ, т.к. его предельная коммутационная способность (10 кА)совпадает со значением максимального тока КЗ в начале защищаемого ответвления.
2.5.Автоматические выключатели А32, А33 и А34 (см. табл. 3), выбранные по расчетнойнагрузке ответвлений, являются нестойкими к ТКЗ, т.к. их предельнаякоммутационная способность меньше, чем ток короткого замыкания непосредственноза выключателем.
Всоответствии с § 3.1.3 установка нестойких аппаратов защиты являетсядопустимой, если выполняются три условия:
во-первых,неселективная работа защиты, которая неизбежна при установке неустойчивыхвыключателей, не должна грозить аварией, порчей дорогостоящего оборудования ит.д.;
во-вторых,защищающий автоматический выключатель должен быть стойким к максимальному токуКЗ за защищаемым выключателем и должен иметь отсечку без выдержки времени;
в-третьих,ток уставки отсечки защищающего выключателя должен быть меньше тока одноразовойпредельной коммутационной способности защищаемого выключателя.
Внашем примере эти условия выполняются:
неселективноеотключение всех электроприемников, получающих питание по линии с автоматическимвыключателем А2, не грозит аварией, расстройством сложного технологическогопроцесса и т.п.;
автоматическийвыключатель А2 (защищающий) является стойким к максимальным значениям ТКЗ завыключателями А32, А33, А34, т.к. отключающая способность (40 кА) большемаксимальных значений токов КЗ за защищаемыми выключателями (8 кА, 7 кА, 7 кА).Отсечка выключателя действует без выдержки времени;
токуставки отсечки выключателя А2, равный 2,4 кА (200 А´12),меньше тока одноразовой предельной коммутационной способности каждого иззащищаемых выключателей (12 кА, 5 кА, 5 кА).
Такимобразам, автоматические выключатели А32, А33, и А34, выбранные по расчетнойнагрузке, не требуется заменять на выключатели, стойкие к токам короткогозамыкания.
Проверкана стойкость к максимальным токам КЗ предохранителей делается при рассмотренииследующего параграфа. (См. п. 3.2).
«Номинальныетоки плавких вставок предохранителей и токи уставок автоматическихвыключателей, служащих для защиты отдельных участков сети, во всех случаяхследует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участковили по номинальным токам электроприемников, но таким образом, чтобы аппаратызащиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках (пусковыетоки, пики технологических нагрузок, токи при самозапуске и т.п.)».
В этомпараграфе сформулированы два требования, первое из которых направлено наобеспечение максимальной чувствительности защиты, а второе на обеспечениеработы электроустановок без ложных отключений. Очевидно, что эти требования вряде случаев могут вступать в противоречие, и поэтому при выборе аппаратовзащиты нужно меть в виду и то, и другое требование одновременно: отстройку отложных срабатываний следует делать с минимальным запасом, чтобы неоправданно незагрублять чувствительность защиты.
Такуюзадачу приходится, например, решать при защите ответвлений к короткозамкнутымасинхронным электродвигателям.
3.1.Проверим уставки автоматических выключателей А2, А31-А34 (рис. 1) насоответствие требованиям § 3.1.4. Тип выбранных выключателей и основные ихпараметры приводятся в табл. 3.
3.1.1.Номинальные токи асинхронных короткозамкнутых электродвигателей Д31 и Д34 равнысоответственно 95 и 14 А, кратность пускового тока для обоих электродвигателейравна 7. Номинальные токи расцепителей автоматических выключателей А31 и А34100 и 16 А выбраны по номинальным токам электродвигателей и являютсянаименьшими из возможных с учетом ступенчатой шкалы номинальных токоврасцепителей. Кратность отсечки у выбранных выключателей равна 14, 7-кратныйпусковой ток электродвигателей не приводит к ложным срабатываниям защиты.
Сточки зрения повышения чувствительности защиты всегда желательна небольшаякратность отсечки. Но следует иметь в виду, что пусковой ток электродвигателя(в соответствии с ГОСТ 183-74*) может отклониться от каталожного значения на 20% в плюс, а ток срабатывания отсечки в соответствии с допуском на точностьсрабатывания (см. примечание 2 к табл. 1) может отклониться от уставкина 20 % в минус. Тогда, например, для выключателя с 10-кратной отсечкой, токсрабатывания становится 8-кратным, а кратность пускового тока электродвигателяувеличивается с 7 до 8,4. Для линии с выключателем А31, в этом случае, пусковойток будет равен 798 А (95´8,4), а ток срабатывания отсечки 800 А.
В этомпримере пусковой ток электродвигателя и ток срабатывания отсечки оказалисьпрактически равными, и вероятность ложного срабатывания защиты при пускеэлектродвигателя достаточно высока. На вопрос, как поступить, не всегда можнонайти конкретный ответ в нормативном документе, и конкретное значение долженпринимать инженер, руководствуясь общими требованиями ПУЭ.
Какправило, неблагоприятное совпадение допусков на пусковой ток и ток срабатыванияотсечки учитывать не нужно. Но для ответственных электроприемников (например,пожарных насосов) отстройку от ложных срабатываний защиты нужно производить сучетом именно такого совпадения.
Рекомендациипо учету апериодической составляющей пускового тока асинхронныхэлектродвигателей даны в «Инструктивных указаниях по проектированиюэлектротехнических промышленных установок» ВНИПИ Тяжпромэлектропроект, № 4 за1977 год.
3.1.2.На линиях с автоматическими выключателями А32 и А33 номинальный токрасцепителей точно совпадает с расчетным током нагрузки. Это идеальный случай.
Принимаяво внимание, что в сетях общего назначения без асинхронных электродвигателей скороткозамкнутым ротором пики нагрузки, как правило, не превышают двойногозначения расчетного тока, заказываем автоматические выключатели с минимальнымизначениями кратности отсечки: для выключателя А32 кратность отсечки 3, длявыключателя А33 кратность отсечки 7.
3.1.3.Расчетный ток линии с автоматическим выключателем А2 равен 180 А. Номинальныйток расцепителя 200 А (ближайшее большее значение по шкале расцепителей).Кратность отсечки равна 12. Ток срабатывания отсечки 2400 А (200´12).
Максимальныйпик тока в линии имеет место при наложении на расчетный ток пускового токаэлектродвигателя Д31, наибольшего из электродвигателей, получающих питание поэтой линии:
180 А+ (95 А ´ 7) =845 А
Притаких пиках тока для обеспечения максимальной чувствительности защиты приусловии отстройки от ложных срабатываний достаточно было бы иметь кратностьотсечки, равную 7. Но выключателей с номинальным током 200 А и кратностьюотсечки меньше, чем 12, в табл. 1 нет.
3.2. Рассмотрим теперь выбор предохранителей для тех же линий.Для удобства изложения будем называть линии по номерам выключателей на рис. 1.
3.2.1.Для линий со спокойной нагрузкой (32, 33) плавкие вставки предохранителей могутбыть выбраны по расчетному току линий: для линии 32 предохранитель ПН2-100 сплавкой вставкой 50 А, для линии 33 предохранитель ПРС-25 с плавкой вставкой 25А (см. табл. 2).Отметим, что выбранные предохранители являются стойкими к максимальным токамКЗ, т.к. их наибольшая отключающая способность (100 и 30 кА) большемаксимальных значений токов КЗ в начале защищаемого участка электрической сети(8 и 7 кА).
3.2.2.Выбор предохранителей на линиях с электродвигателями для отстройки защиты отпусковых токов выполняем в соответствии с требованиями § 5.3.56 ПУЭ.
Длялинии 34 с легкими условиями пуска электродвигателя отношение пускового тока кноминальному току плавкой вставки должно быть не более 2,5.
Такимобразом, номинальный ток плавкой вставки
A
Потабл. 2выбираем предохранитель НПН2-60 с плавкой вставкой 40 А Наибольшая отключающая способностьпредохранителя 10 кА, наибольший ток КЗ в начале линии 7 кА. Следовательно,выбранный предохранитель является стойким к максимальным значениям тока КЗ.
3.2.3.Для линии 31 с тяжелыми условиями пуска электродвигателя отношение пусковоготока к номинальному току плавкой вставки должно быть не более 2,0-1,6 взависимости от конкретных условий.
Рассмотримнаиболее тяжелый случай пуска, когда это отношение не должно превышать значения1,6, т.е. когда
A
Потабл. 2выбираем предохранитель ПН2-600 с плавкой вставкой 500 А. Наибольшаяотключающая способность предохранителя 25 кА, наибольший ток КЗ в начале линии10 кА.
3.2.4.При выборе предохранителей для линии 2 нужно учитывать наложение на расчетныйток линии пускового тока электродвигателя Д31 с тяжелыми условиями пуска.Следовательно:
A
Потабл. 2выбираем предохранитель ПН2-600 с плавкой вставкой 630 А. Наибольшаяотключающая способность предохранителя 25 кА, наибольший ток КЗ в начале линии20 кА.
3.3.Для наглядного сравнения защит, выполненных с помощью предохранителей иавтоматических выключателей, основные параметры выбранных аппаратов защитысведены в табл. 4.
Каквидно из таблицы, номинальные токи плавких вставок предохранителей из-занеобходимости отстраиваться от пусковых токов на линиях 2, 31, 34 пришлосьзначительно завысить по сравнению с номинальными токами расцепителейавтоматических выключателей.
3.4.Необходимо отметить, что на практике уставки аппаратов защиты чаще всегосвязываются с сечением защищаемой линии. При этом исходят из того, что сечениелинии выбирается по нагрузке. На самом же деле, сечение линии в ряде случаевможет быть выбрано по каким-то другим условиям или соображениям. Например,сечение длинно линии может быть увеличено по потере напряжения. Для малыхнагрузок (6-10 А) сечение определяется условиями механической прочностипроводов и кабелей и, в силу этого, оказывается завышенным. Таким образом, есливыбирать уставки аппаратов защиты по длительно допустимому току проводников, тов обоих приведенных здесь случаях чувствительность защиты будет необоснованнозагрублена.
Поэтомууставки аппаратов защиты следует выбирать по электрической нагрузке,руководствуясь положениями параграфа 3.1.4.
«Вкачестве аппаратов защиты должны применяться автоматические выключатели или предохранители.Для обеспечения требований быстродействия, чувствительности или селективностидопускается при необходимости применение устройств защиты с использованиемвыносных реле (реле косвенного действия).»
4.1. Впараграфе названы аппараты, которые могут применяться для защиты электрическихсетей напряжением до 1 кВ.
Вслучае использования реле косвенного действия последние должны воздействоватьна независимый расцепитель автоматического выключателя.
4.2.Институт не рекомендует применять предохранители в тех случаях, когда приэксплуатации могут систематически возникать затруднения с приобретениемзапасных калиброванных плавких вставок (например, в сельских и т.п.электроустановках), а также при недостаточно высоком уровне эксплуатации.
«Электрическиесети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую повозможности наименьшее время отключения и требования селективности.
Защитадолжна обеспечивать отключение поврежденного участка при КЗ в конце защищаемойлинии: одно-, двух- и трехфазных - в сетях с глухозаземленной нейтралью; двух-и трехфазных - в сетях с изолированной нейтралью.
Надежноеотключение поврежденного участка сети обеспечивается, если отношениенаименьшего расчетного тока КЗ к номинальному току плавкой вставкойпредохранителя или расцепителя автоматического выключателя будет не менеезначений, приведенных в 1.7.79 и 7.3.139.»
5.1.Защиту от токов короткого замыкания должны иметь все метрические сети.
5.2.Чувствительность защиты к токам короткого замыкания в конце защищаемой линиидолжна быть не ниже оговоренной в этом параграфе путем ссылок на § 1.7.79 и(для взрывоопасных зон) на § 7.3.139.
Приэтом следует иметь в виду, что если требования § 1.7.79 и 7.3.139 относятся кчувствительности защиты при однофазном коротком замыкании, то в § 3.1.8 те жетребования предъявляются к чувствительности защиты при наименьшем расчетномтоке КЗ, который может результатом и междуфазного КЗ (например, в сетях сизолированной нейтралью).
5.3.Если требования § 3.1.8 к чувствительностизащиты проверены расчетом и выполняются, то соблюдения кратностей, оговоренныхв § 3.1.9, не требуется.
«Всетях, защищаемых только от токов КЗ (не требующих защиты от перегрузкисогласно 3.1.10), за исключением протяженныхсетей, например сельских, коммунальных, допускается не выполнять расчетнойпроверки, приведенной в 1.7.79 и 7.3.139кратности тока КЗ, если обеспечено условие, чтобы по отношению к длительнодопустимым токовым нагрузкам проводников, приведенным в таблицах гл. 1.3,аппараты защиты имели кратность не более:
300 %для номинального тока плавкой вставки предохранителя;
450 %для тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальныймгновенно действующий расцепитель (отсечку);
100 %для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемойобратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствияотсечки);
125 %для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемойобратно зависящей от тока характеристикой; если на этом автоматическомвыключателе имеется еще отсечка; то ее кратность тока срабатывания неограничивается.
Наличиеаппаратов защиты с завышенными уставками тока не является обоснованием дляувеличения сечения проводников сверх указанных в гл. 1.3.»
Учитываянедостаточную достоверность результатов определения токов КЗ в электрическихсетях напряжением до 1 кВ и в целях освобождения проектировщиков от трудоемкихрасчетов, допускается при определенных условиях, оговоренных в рассматриваемомпараграфе, не делать расчетную проверку кратности тока короткого замыкания насоответствие требованиям § 3.1.8.
Примечание.Институт не рекомендует использовать допущения § 3.1.9 для всех классоввзрывоопасных зон.
В соответствии с новой редакцией главы 7.3,подготовленной для 7-го издания ПУЭ, электрические сети вовзрывоопасных зонах всех классов должны защищаться от перегрузки, а действие § 3.1.9распространяется на сети, защищаемые только от токов КЗ. Таким образом, всоответствии с новой редакцией ПУЭ для электрических сетей вовзрывоопасных зонах всегда должна выполняться расчетная проверка кратности токаКЗ на соответствие требованиям § 3.1.8.
Оговоренные в § 3.1.9 кратности токоваппаратов защиты всегда можно обеспечить, завышая в необходимых случаях сечениепроводников, выбранных по расчетному току. Но это противоречит требованиямэкономного расходования проводниковых материалов.
Поэтому,если эти кратности (с учетом допущений § 3.1.13).обеспечиваются для сеченияпроводника, выбранного по расчетному току, делать проверку кратности тока КЗ необязательно.
Еслиже оговоренные в § 3.1.9 кратности могут быть обеспечены только за счетувеличения сечения проводника, необходимо выполнять расчетную проверку длясечения, выбранного по расчетному току. Если проверка покажет, что кратностьтока КЗ удовлетворяет требованиям § 3.1.8, увеличивать сечение проводника ненужно.
Рассмотримэти положения применительно к схеме на рис. 1 для случая, когдаэлектрические сети требуют защиту только от токов короткого замыкания.
6.1.Первое значение кратности оговаривается в § 3.1.9 для номинального тока плавкойвставки предохранителя: не более 300 %.
6.1.1.Для линий 2, 31-34 (см., табл. 4) кратности номинальных токов плавких вставок по отношениюк длительно допустимым токовым грузкам проводников (К) равны соответственно:
%
%
%
%
%
Изэтих расчетов следует, что для линий 32, 33, 34 проверку соответствиетребованиям § 3.1.8 можно не делать, т. к. номинальные токи плавких вставокпредохранителей по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкампроводников на этих линиях имеют кратность не более 300 %.
Длялиний 2 и 31 учтем допущение параграфа 3.1.13 (текст параграфа см. п. 11).
6.1.2.Требуемая допустимая длительная токовая нагрузка проводника для линии 2 равна210 А (630:3). Длительно допустимые токи для четырехжильных кабелей сечением120 и 150 мм2 равны соответственно 184 и 216 А (см. табл. 5). Такимобразом, четырехжильный кабель сечением 120 мм2, выбранный для линии2 по расчетной нагрузке, является, в соответствии с § 3.1.13, проводникомближайшего меньшего сечения, и расчетную проверку на соответствие требованиям §3.1.8 для этой линии можно не выполнять.
6.1.3.Для линии 31 требуемая допустимая длительная токовая грузка проводника равна167 А (500:3). Проводником ближайшего меньшего сечения для этого значения токаявляется трехжильный кабель сечением 70 мм2 (см. табл. 5), тогдакак по расчетной нагрузке для этой линии выбран кабель сечением 50 мм2.Следовательно, для этой линии необходима расчетная проверка на соответствиетребованиям § 3.1.8.
Врезультате расчета получено значение тока однофазного короткого замыкания вточке К¢31,равное 2 кА. Согласно § 3.1.8 отношение наименьшего тока КЗ к номинальному токуплавкой вставки предохранителя должно быть не меньше значений, приведенных в §1.7.79, т.е. не меньше, чем 3. В нашем случае это отношение равно 4 (2000:500).
Такимобразом, увеличивать выбранное по расчетному току сечение линии 31 нетребуется.
6.2.Второе значение кратности оговаривается для тока уставки автоматическоговыключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель(отсечку): не более 450 %.
Всхеме на рис. 1таких выключателей нет. Поэтому, в отступление от табл. 3, представим себе,что для защиты линии 33 выбран автоматический выключатель ВА13-25-32 сноминальным током расцепителя 25 А и кратностью отсечки 7, имеющий толькомаксимальный мгновенно действующий расцепитель (см. табл. 1).
В этомслучае, ток уставки автоматического выключателя равен 175 А (25´7) икратность тока уставки по отношению к длительно допустимой токовой нагрузкепроводника равна:
%
Этобольше допускаемой параграфам 3.1.9 кратности, поэтому учтем допущение §3.1.13.
Требуемаядлительно допустимая нагрузка проводника равна 39 А (175:4,5), и ближайшимменьшим (см. табл. 5) является кабель с длительно допустимым током 32А сечением 6 мм2. А т.к. для линии 33 выбран кабель сечением 4 мм2,расчетную проверку кратности тока КЗ на соответствие требованиям § 3.1.8 следуетвыполнять.
Результатырасчетной проверки дали значение тока однофазного КЗ в конце линии 33, равное0,5 кА. В соответствии с § 1.7.79 ПУЭ для обеспечения надежногосрабатывания защиты минимальный ток КЗ должен быть больше уставки токамгновенного срабатывания, умноженной на коэффициент, учитывающий разброс (см.примеч. 2 к табл. 1), и на коэффициент запаса 1,1. В нашем случае этоусловие выполняется:
Iкз = 500 А > 175 А ´ 1,2 ´ 1,1 =231 А
Еслибы для защиты линии 33 был выбран автоматический выключатель ВА13-29-32 сноминальным током расцепителя 25 А и кратностью отсечки 3, то кратность токауставки по отношению к длительно допустимому току проводника равнялась бы
%
и расчетную проверку на соответствие § 3.1.8 можно было бы не выполнять.
Примечание. Институт рекомендует для защитыэлектрических сетей общего назначения, как правило, использовать автоматическиевыключатели с комбинированным расцепителем: имеющие отсечку и обратно зависимуюот тока характеристику.
6.3.Третье значение кратности оговаривается для номинального тока расцепителя автоматическоговыключателя с нерегулируемой обратно зависимой от тока характеристикой: неболее 100 %.
Ктаким выключателям на рис. 1 относятся все выключатели, кроме выключателей Аи А1.
6.3.1.Найдем, пользуясь таблицей 3, оговариваемые кратности для линий 2, 11, 21,31-34:
%
%
%
%
%
%
%
Полученныезначения кратностей для линий 31-34 удовлетворяют условиям параграфа, ирасчетную проверку кратности тока КЗ для этих линий можно не выполнять.
6.3.2.Для линии 2 (где полученная кратность более 100 %) учтем допущение § 3.1.13.
Требуемаядопустимая длительная токовая нагрузка проводника равна для этой линииноминальному току расцепителя автоматического выключателя: 200 А. Согласнотабл. 5для четырехжильных кабелей сечением 120 и 150 мм2 длительнодопустимый ток соответственно равен 184 и 216 А. Таким образом, выбранный длялинии 2 кабель сечением 120 мм является кабелем ближайшего меньшего сечения ирасчетную проверку на кратность тока КЗ можно не выполнять.
6.3.3. Для линии 11 по аналогичной методикенаходим ближайшее меньшее сечение проводника: 25 мм2. Сечениевыбранного по нагрузке кабеля равно 16 мм2, поэтому расчетнаяпроверка на кратность тока КЗ для этой линии необходима.
Расчетное значение тока однофазного КЗ вточке К¢11 равно 2,2 кА. Таким образом, регламентируемая § 1.7.79кратность тока КЗ (не менее 3) обеспечивается с большим запасом: 2200 : 80 =27,5.
6.3.4. Для линии 21 ближайшее меньшеесечение проводника равно 25 мм2. По нагрузке выбран кабель сечением6 мм2. Расчетное значение тока однофазного КЗ в конце этой линииравно 200 А Отношение наименьшего расчетного тока КЗ к номинальному токурасцепителя автоматического выключателя равно 2,5 (200:80), тогда как всоответствии с § 3.1.8 и 1.7.79 оно должно быть не менее 3.
В этом случае (см. п. 2.3) дляобеспечения необходимой кратности тока короткого замыкания нужно увеличитьсечение линии. Расчеты показывают, что при увеличении сечения линии 21 на однуступень (до 10 мм2) значение минимального тока КЗ в конце линиивозрастает до 330 А и необходимая кратность ТКЗ обеспечивается (330 : 80 =4,125).
ПРИМЕЧАНИЕ. На рис. 1 сечение линии 21оставлено без изменения.
6.4. Четвертое значение кратностиоговаривается для тока трогания расцепителя автоматического выключателя срегулируемой обратной зависимой от тока характеристикой: не более 125 %.
К таким выключателям на рис. 1 нужноотнести выключатели А и А1, т.к. их время срабатывания при 6-кратном токе (взоне работы с обратно зависимой от тока выдержкой времени) можетрегулироваться. (См. табл. 1).
Токомтрогания в этой главе ПУЭ называется минимальный ток,при котором гарантируется срабатывание разделителя с обратно зависимой от токахарактеристикой. Кратность этого тока оговорена в четвертой графе табл. 1.
Такимобразом, для выключателя А ток трогания (пользуясь терминологией действующих ПУЭ) будетравен (1600´1,25)А. Для выключателя А1 ток трогания равен (630´1,25)А.
Оговариваемыев § 3.1.9 кратности для этих выключателей соответственно равны:
% 
%
Из полученныхрезультатов следует, что автоматический выключатель А прямо удовлетворяетоговоренной кратности, а выключатель удовлетворяет условиям § 3.1.9 с учетом §3.1.13 (требуемая допустимая длительная токовая нагрузка проводника для линии 1равна 630 А, а длительно допустимые токи трех четырехжильных кабелей сечением120 и 150 мм2 равны соответственно 552 и 648 А).
Расчетнуюпроверку кратности тока КЗ для этих линий можно не выполнять.
6.5.Последний абзац § 3.1.9 запрещает использовать не соответствующие расчетномутоку защищаемой линии аппараты защиты (даже имеющиеся в наличии, напримеррезервные), если использование этих аппаратов вызывает необходимостьувеличивать сечение проводников по условиям чувствительности защиты.
Этокасается в основном действующих электроустановок, где в таких случаях аппаратызащиты следует заменять.
«Сетивнутри помещений, выполненные открыто проложенными проводниками с горючейнаружной оболочкой или изоляцией, должны быть защищены от перегрузки.
Крометого, должны быть защищены от перегрузки сети внутри помещений:
осветительныесети в жилых и общественных зданиях, в торговых помещениях, служебно-бытовыхпомещениях промышленных предприятий, включая сети для бытовых и переносныхэлектроприемников (утюгов, чайников, плиток, комнатных холодильников,пылесосов, стиральных и швейных машин и т.п.), а также в пожароопасных зонах;
силовыесети на промышленных предприятиях, в жилых и общественных зданиях, торговыхпомещениях - только в случаях, когда по условиям технологического процесса илипо режиму работы сети может возникать длительная перегрузка проводников;
сетивсех видов во взрывоопасных зонах - согласно требованиям 7.3.94.»
Идеальноерешение с позиций надежной эксплуатации: защищать от перегрузки все электрическиесети. Но защита от перегрузки, как правило, (и особенно для сетей с пусковымитоками электродвигатели пиками технологических нагрузок) приводит к увеличениюсечения проводников. Отсюда разделение сетей на сети, требующие защиты отперегрузки, и сети, для которых достаточна только защита от токов короткогозамыкания.
В §3.1.10 перечислены сети, для которых защита от перегрузки являетсяобязательной.
К нимотносятся сети, опасные в пожарном отношении, сети в зданиях и помещениях, гдевозникновение пожара чревато тяжелыми последствиями, и сети, для которыхвероятность возникновения перегрузки достаточно велика.
Вдополнение к перечисленным в § 3.1.10 институт рекомендует защищать отперегрузки сети, прокладываемые в кабельных туннелях и кабельных этажах.
«Всетях, защищаемых от перегрузок (см. 3.1.10),проводники следует выбирать по расчетному току, при этом должно быть обеспеченоусловие, чтобы по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам,приведенным в таблицах гл. 1.3, аппараты защиты имели кратность не более:
80 %для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматическоговыключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель(отсечку), - для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной потепловым характеристикам изоляцией; для проводников, прокладываемых вневзрывоопасных производственных помещениях промышленных предприятий,допускается 100 %;
100 %для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя,имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), - длякабелей с бумажной изоляцией;
100 %для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемойобратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствияотсечки) - для проводников всеxмарок;
100 %для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемойобратно зависящей от тока характеристикой - для проводников споливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикамизоляцией;
125 %для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемойобратно зависящей от тока характеристикой - для кабелей с бумажной изоляцией иизоляцией из вулканизированного полиэтилена.»
Длясетей, защищаемых от перегрузки, соблюдение оговоренных в параграфе кратностейобязательно.
Послевыбора аппаратов защиты в соответствии с § 3.1.4 оговоренные в § 3.1.11кратности должны быть обеспечены соответствующим выбором сечения проводников.
Рассмотримэти положения применительно к схеме на рис. 1 для случая, когдаэлектрические сети требуют защиту от перегрузки.
8.1.Первое значение кратности оговаривается для номинального тока плавкой вставкипредохранителя и тока уставки автоматического выключателя, имеющего толькомаксимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку): не более 80 %.
8.1.1.Используя данные табл. 4, выберем сечения проводников для линий 2, 31-34,защищаемых предохранителями.
Отношениеноминального тока плавкой вставки предохранителя (Iвст) к длительно допустимойтоковой нагрузке проводника (I)должно удовлетворять неравенству:
, откуда 
Тогдадля рассматриваемых линий значения длительно допустимых токовых нагрузокпроводников, по которым должны выбираться сечения м, будут выражатьсянеравенствами:
А
А
А
А
А
Сечениякабелей в мм2 (S¢), выбранные по этимдлительно допускаемым токовым нагрузкам с учетом допущения § 3.1.13 по табл. 5, равнысоответственно:
S¢2 = 3(3´185 +1´70)
S¢31= 3(3´120)
S¢32= 1(3´16)
S¢33= 1(3´6)
S¢34 = 1(3´10)
Еслине учитывать § 3.1.13, сечения должны быть увеличены:
S¢¢2= 3(3´240 + 1´95)
S¢¢31= 3(3´150)
S¢¢32= 1(3´25)
S¢¢33 = 1(3´6)
S¢¢34 = 1(3´16)
Для удобствасравнения ниже приводятся сечения линий, защищаемых предохранителями, дляразличных условий:
S - защита сетей только от ТКЗ;
S¢ -защита сетей от перегрузки с учетом § 3.1.13;
S¢¢ -защита сетей от перегрузки без учета § 3.1.13.
S2 = 1(3´120 + 1 ´ 50)
S¢2= 3(3´185 + 1´70)
S¢¢2= 3(3´240 + 1´95)
S31 = 1(3´50)
S¢31= 3(3´120)
S¢¢31= 3(3´150)
S32 = 1(3´16)
S¢32= 1(3´16)
S¢¢32= 1(3´25)
S33 = 1(3´4)
S¢33= 1(3´6)
S¢¢33= 1(3´6)
S34 = 1(3´2,5)
S¢34= 1(3´10)
S¢¢34= 1(3´16)
ПРИМЕЧАНИЕ. Первые значения сечений (S) для сетей, защищаемых только от токовкороткого замыкания, указаны на рис. 1.
Какуже отмечалось выше, требование защиты сетей от перегрузки (и особенно в техслучаях; когда необходима отстройка защиты от пусковых токов) приводит кувеличению сечения проводников.
8.1.2.Рассмотрим теперь (как мы это делали для § 3.1.9) автоматический выключательВА13-29-32, имеющий только отсечку, в качестве выключателя А33. При номинальнойтоке 25 А и кратности отсечки 3 ток уставки автоматического выключателя равен75 А.
Длительнодопустимая токовая нагрузка линии 33, удовлетворяющая оговариваемой кратности
А
Потабл. 5находим сечение кабеля с учетом (S¢), а затем без учета (S¢¢)параграфа 3.1.13.
S33 =1(3´4)
S¢33= 1(3´35)
S¢¢33= 1(3´50)
Каквидим, использование для защиты сетей от перегрузки автоматическихвыключателей, имеющих только отсечку, даже в случае спокойной нагрузки (безпусковых токов) приводит к значительному увеличению сечения проводников.
8.2.Второе значение кратности оговаривается для тех же аппаратов защиты, но длякабелей с бумажной изоляцией: не более 100 %.
Отметим,что такое же значений кратности для проводников с поливинилхлоридной, резиновойи аналогичной изоляцией (см. второй абзац параграфа 3.1.11) допускаетсяпри их прокладке в невзрывоопасных производственных помещениях промышленныхпредприятий. (О термине «допускается» см. § 1.1.17 ПУЭ).
Приодинаковой кратности результаты расчетов для обоих случаев будут одинаковыми.
Имеятакже в виду, что наши примеры служат только для пояснения методики расчетов,при выборе сечения будем пользоваться таблицей 5, хотя для кабелей с бумажнойизоляцией длительно допустимые нагрузки несколько выше.
8.2.1.Длительно допустимые токовые нагрузки, удовлетворяющие кратности 100 %, равныноминальным токам плавких вставок (не менее). Для линий 2, 31-34
I2 ³ 630А, I31 ³ 500А, I32 ³ 50 А,I33 ³ 25 А,I34 ³ 40 А
Сечениякабелей:
S2 = 1(3´120 + 1 ´ 50)
S¢2= 3(3´120 + 1´50)
S¢¢2= 3(3´150 + 1´70)
S31 = 1(3´50)
S¢31= 3(3´120)
S¢¢31= 2(3´185)
S32 = 1(3´16)
S¢32= 1(3´16)
S¢¢32= 1(3´16)
S33 = 1(3´4)
S¢33= 1(3´4)
S¢¢33= 1(3´4)
S34 = 1(3´2,5)
S¢34 = 1(3´6)
S¢¢34 = 1(3´10)
Привыборе сечений S¢32 и S¢33нельзя взять проводник ближайшего наименьшего сечения, т.к. применение проводникаближайшего меньшего сечения допускается параграфом 3.1.13 только в том случае,если оно меньше, чем это требуется по расчетному току.
8.2.2.Для автоматического выключателя требуемая длительно допустимая токовая нагрузкаи сечение кабеля будут равны:
I33³ 75 А,S33 = 1(3´4), S¢33= 1(3´35), S¢¢33= 1(3´25)
Вданном случае ближайшее меньшее и ближайшее большее сечения проводникаоказались одинаковыми, т.к. значение требуемой допустимой длительной токовойнагрузки проводника точно совпало со значением длительно допустимого тока втабл. 5.
8.3.Третье значение кратности (не более 100 %) оговаривается для номинального токарасцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависимой оттока характеристикой.
Какуже отмечалось выше, автоматические выключатели А2, А31-А34 на рис. 1относятся к этому типу.
Сохраняяпрежние условные обозначения, в соответствии с табл. 3 можем написать:
I2 ³ 200А, I31 ³ 100А, I32 ³ 50 А,I33 ³ 25 А,I34 ³ 16 А
Потабл. 5выбираем сечение кабелей:
S2 = 1(3´120 + 1 ´ 50)
S¢2= 3(3´120 + 1´50)
S¢¢2= 3(3´150 + 1´70)
S31 = 1(3´50)
S¢31= 3(3´50)
S¢¢31= 2(3´50)
S32 = 1(3´16)
S¢32= 1(3´16)
S¢¢32= 1(3´16)
S33 = 1(3´4)
S¢33= 1(3´4)
S¢¢33= 1(3´4)
S34 = 1(3´2,5)
S¢34= 1(3´2,5)
S¢¢34= 1(3´2,5)
Полученныерезультаты позволяют сделать вывод, что автоматические выключатели с обратнозависимой от тока характеристикой, выбранные для защиты сетей от короткихзамыканий, как правило, защищают эти сети и от перегрузки: сечения S, S¢, S¢¢ длячетырех линий оказались равными.
8.4.Четвертое значение кратности оговаривается для тока трогания расцепителяавтоматического выключателя с регулируемой обратно зависимой от токахарактеристикой: не более 100 %.
Нарис. 1к выключателям этого типа относятся выключатели А и А1 (см. табл. 3 и табл.1).Но поскольку выключатель А защищает линию, выполненную шинопроводом, а рассматриваемаякратность дается для изолированных проводников, выключатель А в этом примерерассматривать не будем. Напомним, что кратность «тока трогания» дана вчетвертой графе табл. 1.
Токтрогания для автоматического выключателя А1 равен (630´1,25)А.
Следовательно,чтобы удовлетворять кратности 100 % (не более), длительно допустимая токоваянагрузка проводника должна быть не менее этого значения тока трогания, т.е.:
I1 ³ 630´1,25 =788 А
Потабл. 5определяем сечения S¢1 и S¢¢1:
S1 = 3(3´120 + 1´50)
S¢1= 3(3´185 + 1´70)
S¢¢1= 3(3´240 + 1´95)
8.5.Последнее значение кратности оговаривается также для тока трогания расцепителяавтоматического выключателя с регулируемой обратно зависимой от токахарактеристикой, но для кабелей с другой изоляцией: не более 125 %.
В этомслучае, для линии с выключателем А1 длительно допустимый ток проводника долженудовлетворять неравенству:
А
Потабл. 5определяем сечения S¢1 и S¢¢1:
S1 = 3(3´120 + 1´50)
S¢1= 3(3´120 + 1´50)
S¢¢1= 3(3´150 + 1´70)
8.6.Институт не рекомендует применять для защиты сетей от перегрузки автоматическиевыключатели, имеющие только максимальный мгновенно действующий расцепитель(отсечку), и предохранители, если применение указанных аппаратов вызываетнеобходимость значительно завышать сечение защищаемых проводников (например, всетях с пусковыми токами).
Вглаве 3.1 ПУЭсуществует различный подход к автоматическим выключателям с нерегулируемой ирегулируемой обратно зависимой от тока характеристикой: в первом случаечувствительность защиты связывается с номинальным током расцепителя, во втором- с током трогания расцепителя (током срабатывания).
Такоеразличие в подходах вызвано опасением, что для регулируемой характеристикикратность тока срабатывания по отношению к номинальному может быть значительноувеличена по сравнению с кратностью, принятой для нерегулируемойхарактеристики. На самом же деле, для всех выключателей в табл. 1 этакратность изменяется в сравнительно небольших пределах (1,2 1,35), а главное,никак не связана с возможностью регулирования характеристик. Поэтому втребованиях ПУЭтрудно найти строгую логику, и в наших примерах отнесение характеристик автоматическихвыключателей к регулируемым или нерегулируемым является довольно условным.
Чтобыустранить эту нечеткость, в новой редакции главы 3.1, подготовленной для 7-гоиздания ПУЭ,требования к чувствительности защиты связываются с током срабатываниярасцепителя, независимо от того, регулируемой или нерегулируемой являетсяхарактеристика автоматического выключателя.
«Длительнодопустимая токовая нагрузка проводников ответвлений к короткозамкнутымэлектродвигателям должна быть не менее: 100 % номинального токаэлектродвигателя в невзрывоопасных зонах; 125 % номинального токаэлектродвигателя во взрывоопасных зонах.
Соотношениямежду длительно допустимой нагрузкой проводников к короткозамкнутымэлектродвигателям и уставками аппаратов защиты в любом случае не должныпревышать указанных в 3.1.9 (см. также7.3.97).»
Формулировкапоследнего абзаца в § 3.1.12 неудачна, и в следующем издании ПУЭ редакция параграфа будетизменена.
Соотношения,оговоренные в § 3.1.9, необязательны для ответвлений к короткозамкнутымэлектродвигателям, если выполняются требования § 3.1.8 по кратности тока КЗ.
Еслиответвления к короткозамкнутым электродвигателям в соответствии с § 3.1.10следует защищать от перегрузки, то их защита должна удовлетворять кратностям,оговоренным в § 3.1.11.
«Вслучаях когда требуемая допустимая длительная токовая нагрузка проводника,определенная по 3.1.9 и 3.1.11, не совпадает сданными таблиц допустимых нагрузок, приведенных в гл. 1.3, допускаетсяприменение проводника ближайшего меньшего сечения, но не менее, чем этотребуется по расчетному току.»
В этомпараграфе под требуемой допустимой длительной токовой нагрузкой проводникаимеется в виду наименьшее значение тока, которое удовлетворяет кратностям,оговоренным в § 3.1.9 и 3.1.11.
Вцелях экономии проводниковых материалов § 3.1.13 допускает некоторое увеличениеэтих кратностей, разрешая применять ближайшее меньшее сечение, если требуемаядопустимая длительная токовая нагрузка проводника не совпадает точно сдлительно допустимым током стандартного сечения.
Длясетей, требующих защиту от перегрузки, институт рекомендует обеспечиватькратности, оговоренные в § 3.1.11, не увеличивая их в соответствии сдопущениями § 3.1.13 (т.е. не применяя ближайшее меньшее сечение).
Можноли использовать пускатель с тепловыми реле для защиты электрических сетей?Какое соотношение между номинальным током расцепителя автоматическоговыключателя (между номинальным током плавкой вставки предохранителя) иноминальным током тепловых реле должно быть в этом случае?
Вглаве 3.1 ПУЭв качестве аппаратов защиты электрических сетей рассматриваются толькоавтоматические выключатели и предохранители.
Однакоесли в схеме управления электродвигателем установлен пускатель с тепловымиреле, последний отключает при перегрузке электродвигателя и ответвление к нему.
Поэтому,принимая во внимание, что тепловые реле допускают единичные срабатывания привосьмикратном номинальном токе (ГОСТ 16308-84*В), а пускатели и контакторы врежиме редких коммутаций способны отключать шестикратный номинальный ток (ГОСТ11206-77*Е), в новой редакции главы 3.1 для следующего издания ПУЭрекомендуется учитывать тепловые реле пускателя при защите ответвлений кэлектродвигателям. Эта рекомендация не противоречит требованиям действующих ПУЭ иприводится ниже.
«Призащите ответвлений к электродвигателям автоматическими выключателями илипредохранителями, (за исключением ответвлений во взрывоопасных зонах)рекомендуется учитывать тепловые реле в схеме управления электродвигателем,установленные в начале ответвления и действующие на отключение пускателя(контактора).
Приналичии таких реле ответвление защищается от токов КЗ и перегрузки привыполнении следующих условий:
номинальныйток тепловых реле не превышает длительно допустимый ток ответвления;
числотепловых реле удовлетворяет требованиям § 3.1.18, предъявляемым к расцепителямавтоматических выключателей;
номинальныйток расцепителей автоматического выключателя с обратно зависимой от токахарактеристикой или плавких вставок предохранителей превышает номинальный токтепловых реле не более чем в 2 раза.
Привыполнении вышеуказанных условий не требуется выполнять расчетную проверкукратности токов КЗ на соответствие требованиям § 3.1.8 и выдерживать кратноститоков аппаратов защиты, оговоренные в § 3.1.9 и 3.1.11.
Еслизащита от перегрузки ответвлений к электродвигателям диктуется толькотребованиями предпоследнего абзаца § 3.1.10, то тепловые реле, предназначенныедля защиты электродвигателя, защищают от перегрузки и ответвления независимо отместа их установки (в начале или в конце линии). К аппаратам защиты в этомслучае предъявляются только требования по защите сетей от токов КЗ.
Требованияданного пункта не распространяются на собственные нужды электростанций.»
Такиесоотношения приняты из расчета, что в пределах до 6-кратного значения аварийныетоки могут отключаться пускателем помощью тепловых реле. А 6-кратный ток поотношению к номинальному току тепловых реле при оговоренных выше условияхявляется не менее, чем 3-кратным по отношению к номинальному току расцепителяавтоматического выключателя или к номинальному току плавкой вставкипредохранителя, что удовлетворяет требованиям § 3.1.8 к необходимой кратноститоков КЗ.
«Аппаратызащиты должны устанавливаться непосредственно в местах присоединения защищаемыхпроводников к питающей линии. Допускается в случаях необходимости приниматьдлину участка между питающей линией и аппаратом защиты ответвления до 6 м.Проводники на этом участке могут иметь сечение меньше, чем сечение проводниковпитающей линии, но не менее сечения проводников после аппарата защиты.
Дляответвлений, выполняемых в труднодоступных местах (например, на большойвысоте), аппараты защиты допускается устанавливать на расстоянии до 30 м отточки ответвления в удобном для обслуживания месте (например, на вводе враспределительный пункт, в пусковом устройстве электроприемника и др.). При этомсечение проводников ответвления должно быть не менее сечения, определяемогорасчетным током, но должно обеспечивать не менее 10 % пропускной способностизащищенного участка питающей линии. Прокладка проводников ответвлений вуказанных случаях (при длинах ответвлений до 6 и до 30 м) должна производитьсяпри горючих наружных оболочке или изоляции проводников - в трубах,металлорукавах или коробах, в остальных случаях, кроме кабельных сооружений,пожароопасных и взрывоопасных зон, - открыто на конструкциях при условии ихзащиты от возможных механических повреждений.»
В этомпараграфе сформулировано основное требование к расположению аппаратов защиты:аппараты защиты должны устанавливаться непосредственно в местах присоединениязащищаемых проводников к питающей линии.
В тоже время, параграфом допускаются и некоторые отступления этого основноготребования.
13.1.Ящик управления асинхронным электродвигателем мощностью 45 кВт (номинальный ток95 А) установлен на колонне цеха. Номинальный ток расцепителя автоматическоговыключателя, установленного в ящике управления, равен 100 А. К электродвигателюпроложен кабель сечением 50 мм2 с длительно допустимым током 110 А.
Ящикуправления нужно подключить к распределительному шинопроводу, расположенному навысоте 3,5 м и защищаемому автоматическим выключателем с расцепителем 630 А.Длина трассы от шинопровода до ящика управления около 5 м.
Еслиследовать основному требованию параграфа, то автоматический выключатель нужноустановить на шинопроводе, где обслуживание выключателя связано с неудобствами.(См. рис. 2, а).
Другоерешение, которое не вызывает сомнения с точки зрения защиты: выполнитьответвление от шинопровода до ящика управления проводником такого же сечения,что и шинопровод. Но это практически невозможно.
Поэтомувоспользуемся тем решением, которое допускается параграфом 3.1.16: подключимящик управления к шинопроводу кабелем АВВГ сечением 50 мм2. При этомоказываются выполненными все ограничения, которые предъявляются ПУЭ к данномудопускаемому решению: длина участка между питающей линией и аппаратом защиты неболее 6 м; сечение кабеля на этом участке не менее, чем сечение кабеля послеаппарата защиты; наружная оболочка кабеля не распространяет горения, поэтомувозможна открытая прокладка. (См. рис. 2, б).
B соответствии с техническим указанием НПО«Электромонтаж» ответвления длиной до 6 м от шинопроводов к вводным устройствамтехнологического оборудования, к щитам, распределительным пунктам и другимподобным устройствам, имеющим на вводе аппараты защиты, следует выполнять, какправило, без автоматических выключателей на шинопроводах, используя решения,допускаемые § 3.1.16 ПУЭ. (См. рис.2, в).
13.2.Ящик управления тем же электродвигателем, что и в примере 13.1, нужноподключить к магистральному шинопроводу на ток 1600 А, расположенному высоконад отметкой пола в межферменном пространстве цеха. Длина трассы от шинопроводадо ящика управления около 20 м.
Обслуживаниеавтоматических выключателей на такой высоте связано с большими трудностями.Поэтому есть смысл воспользоваться теперь уже другим допускаемым решением: дляответвлений, выполняемых в труднодоступных местах, и подключить ящик управленияк шинопроводу без установки автоматического выключателя непосредственно нашинопроводе.
Внашем случае, кабель, который предназначается для ответвления, должен иметьдлительно допустимый ток не менее 95 А (расчетный ток нагрузки) и не менее 160А (10 % от пропускной способности шинопровода). По табл. 5определяем сечение кабеля АВВГ: 95 мм2. Длительно допустимый токкабеля 170 А. (См. рис. 2, г).
Такимобразом, отказ от установки аппарата защиты непосредственно у места ответвленияпривел к необходимости на участке от шинопровода до ящика управления завыситьна две ступени сечение кабеля, необходимое по расчетному току.
Ноесли бы пропускная способность шинопровода была равна, например 1000 А, тозавышать сечение кабеля не было бы необходимости: кабель сечением 50 мм2,выбранный по расчетному току ответвления, удовлетворял бы всем требованиямпараграфа.
«Аппаратызащиты допускается не устанавливать, если это целесообразно по условиямэксплуатации, в местах:
1)ответвления проводников от шин щита к аппаратам, установленным на том же щите; приэтом проводники должны выбираться по расчетному току ответвления;
2)снижения сечения питающей линии по ее длине и на ответвлениях от нее, еслизащита предыдущего участка линии защищает участок со сниженным сечениемпроводников или если незащищенные участки линии или ответвления от неевыполнены проводниками, выбранными с сечением не менее половины сеченияпроводников защищенного участка линии;
3)ответвления от питающей линии к электроприемникам малой мощности, если питающаяих линия защищена аппаратом с уставкой не более 25 А для силовыхэлектроприемников и бытовых электроприемников, а для светильников - согласно 6.2.2;
4)ответвления от питающей линии проводников цепей измерений, управления исигнализации, если эти проводники не выходят за пределы соответствующих машинили щита или если эти проводники выходят за их пределы, но электропроводкавыполнена в трубах или имеет негорючую оболочку.
Недопускается устанавливать аппараты защиты в местах присоединения к питающейлинии таких цепей управления, сигнализации и измерения, отключение которыхможет повлечь за собой опасные последствия (отключение пожарных насосов,вентиляторов, предотвращающих образование взрывоопасных смесей, некоторыхмеханизмов собственных нужд электростанций и т.п.). Во всех случаях такие цепидолжны выполняться проводниками в трубах или иметь негорючую оболочку. Сечениеэтих цепей должно быть не менее приведенных в 3.4.4.»
Формулировкиэтого параграфа являются достаточно определенными, поэтому рассмотрим лишь одноиз решений, допускаемых пунктом 2, а также прокомментируем требованияпоследнего абзаца параграфа.
14.1.На рис. 3,а дан пример выполнения линии шинопроводами двух сечений. В соответствии с п. 2§ 3.1.19 такое выполнение линии, без установки аппарата защиты в местеуменьшения ее сечения, допускается, т.к. S2 ³ 0,5 ´ S1. Защита головногоучастка линии, выполненного шинопроводом ШМА4-1600, должна обеспечиваться всоответствии с требованиями § 3.1.8 или (при защите сетей от перегрузки) §3.1.11.
Еслидля рассматриваемой схемы определить расчетом значение тока однофазногокороткого замыкания в точке К2, то оно окажется равным 7 кА. Этозначение минимального тока КЗ удовлетворяет требованиям § 3.1.8 кчувствительности защиты от токов короткого замыкания. Но такой расчет привыполнении условий, оговоренных в п. 2 § 3.1.19, не является обязательным.
14.2.На рис. 3,б и 3, в даны примеры аналогичных схем, выполненных в соответствии с п. 2кабелями.
Расчетноезначение тока КЗ для этих схем в точке К2 равно 1,3 кА и 0,28 кАсоответственно. В обоих случаях линии защищаются токов короткого замыкания.
14.3.Рассмотренные здесь допускаемые решения продиктованы практикой выполненияраспределительных сетей. И если при использовании таких решений не терятьздравого смысла (не делать, например, линию с уменьшенным сечением слишкомпротяженной), все участки линии окажутся защищенными от токов короткогозамыкания.
Впроекте новой редакции главы область использования рассмотренных здесь решенийограничивается: такие решения допускаются только для сетей, не требующих защитыот перегрузки, и только в тех случаях, когда эти сети прокладываются вневзрыво- и пожароопасных зон и кабельных сооружений.
14.4.По мнению института, круг электроприемников, к которым относятся требованияпоследнего абзаца § 3.1.19, должен быть, по возможности, ограничен, т.к.электрические цепи, оставленные без защиты (особенно, разветвленные), самимогут стать причиной аварийных ситуаций. Необходимая надежность работыответственных систем в конкретных проектах может быть обеспечена и при наличииаппаратов защиты в цепях управления, если в этих системах предусматриваетсятехнологическое резервирование и выполняется контроль исчезновения напряжения взащищаемых цепях управления с действием на предупреждающий сигнал.
Впроекте новой редакции главы 3.1 ПУЭ текст последнего абзаца §3.1.19 из содержания исключен.
Таблица 1
АВТОМАТИЧЕСКИЕВЫКЛЮЧАТЕЛИ
| Тип автоматического выключателя, номинальный ток, тип расцепителей | Номинальный ток расцепителя, А | Кратность к номинальному току расцепителя | Предельная коммутационная способность при напряжении 380 В (действующее значение) | |
| уставки отсечки | тока срабатывания расцепителей с обратно зависимой от тока выдержкой времени | |
| кА | одноразовая, кА | |
| ВА13-25-32 25 А эмр | 3,15 5 16 25 | 7 | - | 1,5 (При 1140 В) | Не указана | |
| ВА13-29-32 63 А эмр | 6,3 8 10 12,5 16 20 25 31,5 40 50 60 | 3, 12 | - | 12 | 15 | |
| ВА13-29-33 63 А эмг | 6,3 8 10 12,5 16 20 25 31,5 40 50 63 | 12 | 1,2 - Время срабатывания не более 1 ч 7 - Время срабатывания от 1 до 15 с | 12 | 15 | |
| ВА 51-25-34 25 А мр + тр | 6,3 8 | 7, 10 | 1,35 - Время срабатывания не более 1 ч | 2 | 5 | |
| 10 12,5 | 2,5 | |
| 16 20 25 | 3,8 | |
| 16 20 25 - для 1Р54 | 2 | |
| ВА51Г25-34 25 А эмр + тр (Для защиты электродвигателей) | 6,3 8 | 14 | 1,2 - Время срабатывания не более 30 мин 7 - Время срабатывания от 3 до 15 с | 1,5 | 5 | |
| 10 12,5 | 2 | |
| 16 20 25 | 3 | |
| 16 20 25 - для 1Р54 | 2 | |
| ВА51-31-1 100 A эмр + тр (Однополюсный) | 6,3 8 10 12,5 | 3, 7, 10 | 1,35 - Время срабатывания не более 1 ч | 2 | 5 | |
| 16 | 3 | 6 | |
| 20 25 | 4 | |
| 31,5 40 50 63 80 100 | 6 | 7 | |
| ВА51-31-34 100 А эмр + тр | 6,3 8 | 3, 7, 10 | 1,35 - Время срабатывания не более 1 ч | 2 | 5 | |
| 10 12,5 | 2,5 | |
| 16 | 3,8 | 12 | |
| 20 25 | 5 | |
| 31,5 40 50 63 | 7 | |
| 80 100 | 10 | |
| ВА51Г31-34 100 А эмр + тр (Для защиты электродвигателей) | 6,3 8 10 12,5 | 14 | 1,2 - Время срабатывания не более 30 мин 7 - Время срабатывания от 3 до 15 с | Не указана | 5 | |
| 16 20 25 | 3,6 | 12 | |
| 31,5 40 50 63 | 7 | |
|
| 80 100 | 10 | |
| ВА51-33-34 160 А эмр + тр | 80 100 125 160 | 10 | 1,25 - Время срабатывания не более 2 ч | 12,5 | 15 | |
| ВА51Г33-34 160A эмр + тр (Для защиты электродвигателей) | 80 100 125 160 | 14 | 1,2 - Время срабатывания не более 30 мин 7 - Время срабатывания от 3 до 15 с | 12,5 | 15 | |
| ВА51-35-34 250 А эмр + тр | 80 | 12 | 1,25 - Время срабатывания не более 2 ч | 15 | 22 | |
| 100 125 160 200 250 | 18 | |
| ВА52-35-34 250 А эмр + тр Повышенной коммутационной способности | 80 100 125 160 200 250 | 12 | 1,25 - Время срабатывания не более 2 ч | 40 | 45 | |
| ВА51-39-34 630 А эмр + тр | 400 500 630 | 10 | 1,25 - Время срабатывания не более 2 ч | 35 | 60 | |
| ВА52-39-34 630 А эмр + тр Повышенной коммутационной способности | 250 320 | 12 | 1,25 - Время срабатывания не белее 2 ч | 40 | 60 | |
| 400 | 10 | 50 | |
| 500 630 | 10 | 55 | |
| ВА53-39-34 630 А эмр + ппр Токоограничивающие | 400 500 630 | 2, 3, 5, 7, 10 | 1,25 - Время срабатывания не указано 6 - Время срабатывания 4, 8 или 16 с | 55 | 60 | |
| ВА55-39-35 630 А ппр С выдержкой времени в зоне токов КЗ | 400 500 630 | 2, 3, 5, 7, 10 Время срабатывания 0,1; 0,2 или 0,3 с | 1,25 - Время срабатывания не указано 6 - Время срабатывания 4, 8 или 16 с | 47,5 | 53 | |
| ВА53-41-34 1000 А ппр Текоограничивающие | 630 800 1000 | 2, 3, 5, 7 | 1,25 - Время срабатывания не указано 6 - Время срабатывания 4, 8 или 16 с | 135 | 140 | |
| ВА55 -41-35 1000 А ппр С выдержкой времени в зоне токов КЗ | 630 800 1000 | 2, 3, 5, 7 Время срабатывания 0,1; 0,2 или 0,3 с | 1,25 - Время срабатывания не указано 6 - Время срабатывания 4, 8 или 16 с | 55 | 60 | |
| ВА53-43-34 1600 А эмр + ппр Токоограничивающие | 1000 1250 1600 | 2, 3, 5, 7 | 1,25 - Время срабатывания не указано 6 - Время срабатывания 4, 8 или 16 с | 135 | 140 | |
| ВА55-43-35 1600 А ппр С выдержкой времени в зоне токов КЗ | 1000 1250 1600 | 2, 3, 5, 7 Время срабатывания 0,1; 0,2 или 0,3 с | 1,25 - Время срабатывания не указано 6 - Время срабатывания 4, 8 или 16 с | 80 | 85 | |
| | | | | | | |
ПОЯСНЕНИЯ:
1. Типрасцепителей в первой графе условно обозначен:
эмр -электромагнитные;
тр -тепловые;
ппр -полупроводниковые;
эмг -электромагнитные с гидравлическим замедлением.
2. Точностьсрабатывания отсечки по току (третья графа) для всех выключателей равна ±20 %.
3.Автоматические выключатели ВА51-25-34, ВА51Г25-34, ВА51-31-34 и ВА51Г31-34допускают регулирование номинального тока расцепителя (графа вторая) в пределахот 0,3 до 1.
4. Вчетвертой графе для значений кратности тока 1,2; 1,25; 1,35 время срабатываниядано при условии отсчета с нагретого состояния расцепителей.
Времясрабатывания при кратности 7 указано при условии отсчета с холодного состояниярасцепителей.
5. Дляавтоматических выключателей с полупроводниковыми расцепителями значенияноминального тока расцепителей (вторая графа) значения кратности уставкиотсечки (третья графа), а также значения времени срабатывания отсечки (0,1; 0,2или 0,3 с) и времени срабатывания при 6-кратном токе (4, 8 или 16 с) могутустанавливаться при эксплуатации.
6.Следует иметь в виду, что автоматические выключатели с выдержкой времени в зонетоков КЗ (селективные) имеют верхнюю границу зоны селективности, которая длявыключателей в табл. 1 выражается следующими значениями:
ВА55-39-35(номинальный ток 630 А) - 25 кА,
ВА55-41-35(номинальный ток 1000А) - 20 кА,
ВА55-43-35(номинальный ток 1600А) - 31 кА.
ТокиКЗ, значения которых превышают верхнюю границу зоны селективности, отключаютсяавтоматическими выключателями без выдержки времени.
7.Источники информации:
ВА13-25-32 Техническое описание и инструкцияпо эксплуатации ГЖИК.
ВА13-29-32 641200.064 ТО
ВА13-29-33
ВА51-25-34 КаталогИнформэлектро (ИЭ) 07.00.13-90, Техническое описание
ВА51Г25-34 и инструкция по эксплуатации
ВА51-31-1 Каталог ИЭ 07.00.14-88,ТУ16-641.002-83
ВА51-31-34
ВА51Г31-34
ВА51-33-34
ВА51Г33-34 ТУ16-641.002-83
ВА51-35-34 Каталог ИЭ 07.00.22-89
ВА52-35-34 ТУ16-641.020-84
ВА51-39-34 Каталог ИЭ 07.00.21-87
ВА52-39-34 Каталог ИЭ 07.00.21-87.ТУ16-641.020-84
ВА53-39-34 ТУ16-641.022-84
ВА55-39-35
ВА53-41-34 Каталог ИЭ 07.01.07-87
ВА55-41-35
ВА53-43-34 Каталог ИЭ 07.01.04-88
ВА55-43-35
Автоматическиевыключатели, приведенные в таблице, взяты из выпущенной ВНИИРМинэлектротехприбора СССР «Номенклатуры электрических аппаратов и приборов,применяемых в низковольтных комплектных устройствах управленияэлектроприводами» - ОЛХ.195.004-89. Аппараты и приборы этой номенклатуры имеютширокое применение в низковольтных комплектных устройствах для всех отраслейпромышленности.
Таблица2
ПРЕДОХРАНИТЕЛИ
| Тип предохранителя, номинальный ток | Номинальный ток плавкой вставки, А | Отношение к номинальному току плавкой вставки условного тока | Наибольшая отключающая способность, кА (действующее значение) |
| неплавления | плавления |
| ПРС-6 6 А | 6 | 1,5 | 1,9 | 30 |
| ПРС-25 25 А | 6 10 | 1,5 | 1,9 | 30 |
| 16 20 25 | 1,4 | 1,75 |
| ПП24-25 25 А | 6 10 | 1,5 | 1,9 | 100 |
| 16 20 25 | 1,4 | 1,75 |
| HПН2-60 63 А | 6 10 | 1,5 | 1,9 | 10 |
| 16 20 25 | 1,4 | 1,75 |
| 31,5 40 63 | 1,3 | 1,6 |
| ПН2-100 100 А | 31,5 40 50 63 80 100 | 1,2 | 1,6 | 100 |
| ПН2-250 250 А | 80 100 125 160 200 250 | 1,2 | 1,6 | 100 |
| ПН2-400 400 А | 200 250 315 355 400 | 1,2 | 1,6 | 40 |
| ПН2-600 630 А | 315 400 500 630 | 1,2 | 1,6 | 25 |
| ПП17-3970 1000 А | 500 630 800 1000 | 1,2 | 1,6 | 120 |
ПОЯСНЕНИЯ:
1.Плавкие вставки предохранителей, кроме предохранителей типа ПП17, испытываются токомнеплавления в течение одного часа. Для плавких вставок предохранителей ПП17время испытания равно 4 часам.
Времяиспытания током плавления равно времени испытаний током неплавления.
2.Источники информации:
ПРС-6 Каталог Информэлектро (ИЭ)07.04.05-88.
ПРС-25 Каталог ИЭ 07.04.05-88,ТУ16-522.112-74.
ПП24-25 Каталог ИЭ 07.04.12-86,ТУ16-646.001-85.
НПН2-60 Каталог ИЭ 07.04.13-87,ТУ16-521.010-75.
ПН2 Каталог ИЭ 07.04.08-84,ТУ16-522.113-75.
ПН17-3970 Каталог ИЭ 07.04.14-87,ТУ16-522.133-77.
Плавкиепредохранители, приведенные в таблице, взяты из выпущенной ВНИИРМинэлектротехприбора СССР «Номенклатуры электрических аппаратов и приборов,применяемых в низковольтных комплектных устройствах управленияэлектроприводами» - ОЛХ.195.004-89. Аппараты и приборы этой номенклатуры имеютширокое применение в низковольтных комплектных устройствах для всех отраслейпромышленности.
Таблица3
Тип автоматических выключателей на рис. 1
| Обозначение выключателя | Ток линии, А | Тип выключателя | Номинальный ток расцепителя, А | Кратность уставки отсечки | Коммутационная способность: предельная/одноразовая, кА | |
| Расчетный | Длительно допустимый | |
| имеющаяся на выключателе | выбранная для схемы | |
| А | 1440 | 1600 | ВА55-43-35 | 1600 | 2, 3, 5, 7 | 5 | 80/85 | |
| А1 | 550 | 552 | ВА55-39-35 | 630 | 2, 3, 5, 7 | 5 | 47,5/53 | |
| А2 | 180 | 184 | ВА52-35-34 | 200 | 12 | 12 | 40/45 | |
| А11 | 50 | 55 | ВА52-35-34 | 80 | 12 | 12 | 40/45 | |
| А21 | 30 | 32 | ВА51-35-34 | 80 | 12 | 12 | 15/22 | |
| А31 | 95 | 110 | ВА51Г31-34 | 100 | 14 | 14 | 10/12 | |
| А32 | 50 | 60 | ВА51-31-34 | 50 | 3, 7, 10 | 3 | 7/12 | |
| А33 | 25 | 27 | ВА51-25-34 | 25 | 7, 10 | 7 | 3,8/5 | |
| А34 | 14 | 19 | ВА51Г25-34 | 16 | 14 | 14 | 3/5 | |
Таблица4
Сравнительные параметры предохранителей иавтоматических выключателей, выбранных для защиты одних и тех же линий на рис. 1
| Линия | Предохранители | Автоматические выключатели |
| Номер | Ток, А | Тип | Номинальный ток плавкой вставки, А | Номинальный ток расцепителя, А | Кратность отсечки |
| Расчетный | Длительно допустимый |
| 2 | 180 | 184 | ПН2-600 | 630 | 200 | 12 |
| 31 | 95 | 110 | ПН2-600 | 500 | 100 | 14 |
| 32 | 50 | 60 | ПН2-100 | 50 | 50 | 3 |
| 33 | 25 | 27 | ПРС-25 | 25 | 25 | 7 |
| 34 | 14 | 19 | НПН2-60 | 40 | 16 | 14 |
Таблица5
Выборкаиз табл. 1.3.7 ПУЭ
Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевымижилами с резиновой или пластмассовой изоляцией при прокладке в воздухе
| Сечение, мм2 | 2,5 | 4 | 6 | 10 | 16 | 25 | 35 | 50 | 70 | 95 | 120 | 150 | 185 |
| Ток, А | 19 17 | 27 25 | 32 29 | 42 39 | 60 55 | 75 69 | 90 83 | 110 101 | 140 129 | 170 156 | 200 184 | 235 216 | 270 248 |
ПРИМЕЧАНИЕ:В числителе указаны нагрузки для трехжильных кабелей, в знаменателе - длячетырехжильных (с коэффициентом 0,92).
Рис.1. Схема электрической сети
Пояснение. Для линий указаны расчетный ток,сечение и длительно допустимый ток кабеля, для автоматических выключателей -номинальный ток расцепителя и ток отсечки.
а. Установка аппаратов защиты в соответствии с основнымтребованием § 3.1.16.
б. Допускаемое решение при l £ 6 м. Можно принимать S1 < Sш, но S1 ³ S2. При этомдолжны выполняться специальные требования § 3.1.16 к прокладке кабелей.
в. При выполнении условий пункта «б» устанавливать выключатель Ане требуется, если аппарат защиты поставляется комплектно с механизмом.
г. Допускаемое решение при l £ 30 м. Можно принимать S1 < Sш, но I1 ³ Iрасч и I1 ³ 0,1×Iш, где I1 и Iш - длительно допустимые токи кабеля и шинопровода, Iрасч - расчетный ток ответвления. При этом должны выполнятьсяспециальные требования § 3.1.16 к прокладке кабелей.
Рис. 2.Примеры к § 3.1.16
Рис.3. Примеры к § 3.1.19
Новости
Библиотека
Soft по ОТ и ПБ
Консультации по ОТ
Обучение по охране труда и пр.
Услуги для ОТ
Форум
Золотой фонд
Соцсеть специалистов (ССОТ)
