Новости Электротехники 2(116) 2019





<  Предыдущая  ]  [  Следующая  >
Журнал №6 (72) 2011 год     

В сентябрьском номере журнала («Новости ЭлектроТехники» № 4(70) 2011) Владимир Семенович Фишман начал разговор об особенностях различных систем заземления нейтрали в сетях собственных нужд подстанций (системы TN-C, TN-S, TN-C-S) в основном с точки зрения электро- и пожаробезопасности, а также электромагнитной совместимости.
Сегодня речь пойдет об особенностях расчета токов короткого замыкания и выборе защит при различных системах заземления.

Владимир Фишман,
инженер-проектировщик,
г. Нижний Новгород

СИСТЕМА ПИТАНИЯ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ПОДСТАНЦИЙ 110–220 кВ
Ошибочные и нерациональные решения, дискуссионные вопросы

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ТОКОВ КЗ В СЕТИ СН

Методика расчета токов короткого замыкания (КЗ) в электроустановках до 1 кВ определена нормативными документами [1]. Хотя сама методика в данном случае сомнению не подвергается, но при ее практическом применении встречаются трудноcти, заставляющие вспомнить известное выражение: «Дьявол кроется в деталях». Остановимся на одной из таких деталей.

Для определения чувствительности защитной аппаратуры и ее соответствия требованиям ПУЭ необходимо знать минимальное значение тока КЗ. Как правило, им оказывается однофазный ток КЗ (ОКЗ) в удаленных точках сети. Согласно [1] ток ОКЗ рассчитывается по формуле:

. (1)

Как видно, в формулу входят сопротивления прямой (r1, x1) и нулевой (r0, x0) последовательностей, причем определяющим для ОКЗ в удаленных точках оказывается сопротивление кабеля. Удельные значения сопротивлений некоторых типов кабелей приведены в приложении к [1]. Однако применительно к условиям ПС, о которых идет речь, этих данных, во-первых, недостаточно, а во-вторых (это касается приведенных данных по сопротивлениям r0, x0), в условиях системы собственных нужд (СН) ПС они сильно отличаются от приведенных в [1].

Некоторые источники рекомендуют за получением данных о сопротивлениях нулевой последовательности кабелей обращаться на заводы-изготовители, что является очевидным недоразумением.

СПЕЦИФИКА СОПРОТИВЛЕНИЙ НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ КАБЕЛЕЙ ДО 1 кВ В СИСТЕМЕ СН

Рассмотрим, что представляют собой сопротивления нулевой последовательности. Обратимся к рис. 1, на котором схематически изображен кабель с непроводящей оболочкой, который обычно применяется в сети СН (типа ВВГнг-(LS) и т.п.).

Рис. 1. Пути токов нулевой последовательности при ОКЗ

Следует обратить внимание, что в системе заземления TN-S, в отличие от системы TN-C, могут быть два типа ОКЗ, а именно: ОКЗ типа «фаза–N» и ОКЗ типа «фаза–РЕ». Пути протекания тока ОКЗ (тока 3I0) в этих случаях разные. В первом случае это «фаза+N», во втором – «фаза+два параллельных проводника: РЕ и заземляющая сетка ПС» (проводник РЕ соединен с заземляющей сеткой как на источнике питания, так и у потребителя, причем последнее диктуется требованием уравнивания потенциалов). Разные пути протекания тока 3I0 определяют и разные величины сопротивлений этому току.

В системе TN-C возможен только один тип ОКЗ – «фаза–РЕN», при котором путь протекания тока 3I0 аналогичен пути при ОКЗ типа «фаза–РЕ» в системе TN-S.

а) ОКЗ типа «фаза–N»

ОКЗ данного типа соответствует максимальное значение сопротивлений нулевой последовательности кабеля. Согласно [1] ток ОКЗ рассчитывается с использованием теории симметричных составляющих по (1). Если принять сопротивления питающей системы бесконечно малыми по сравнению с сопротивлением кабелей, тогда можно записать:

, (2)

где r1f, x1f, r0, x0 – сопротивления прямой и нулевой последовательности кабеля соответственно.

С другой стороны, используя омический метод расчета, можно записать:

, (3)

где r1f, r1N, x1f, x1N – сопротивления фазы и нейтрали, численно равные сопротивлениям прямой последовательности.

Полученные по (2) и (3) токи одинаковы не только по величине, но и по фазе, т.е.:

|Iф2| = |I ф3|; ReIф2 = ReIф3; ImIф2 = ImIф3.
Поэтому:
.

После преобразования можно записать:

2r1f + r0 = 3r1f + 3r1N,
1f + х0 = 3х1f + 3х1N,
r0 = r1f + 3r1N, (4)
x0 = x1f + 3x1N.

Для кабелей с равными сечениями фазных жил и нулевой жилы (т.е. r1f = rN; x1f = xN) имеем:

x0 = 4x1f, (5)
r0 = 4r1f .

Сопротивления прямой последовательности кабелей приводятся в различных справочниках, в т.ч. и в приложении [1].

Для кабелей с сечением нулевой жилы, равным половине сечения фазных жил, r1N = 2r1f , поэтому:

r0 = 7r1f . (6)

Индуктивное сопротивление нулевой жилы таких кабелей x1N можно рассчитать по формуле:

x1N = ω(L1NM),

где L1N и M – соответственно самоиндукция жилы N и взаимоиндукция между ней и фазными жилами кабеля, определяемые по формулам, приведенным в [2]. Как показывают расчеты, сопротивление x1N жилы N вдвое меньшего сечения мало отличается от сопротивления фазы x1f, поэтому для таких кабелей можно принимать:

x0 ≈ 4x1f. (7)

Такое допущение уместно еще и потому, что согласно [3] индуктивные сопротивления кабелей в сети до 1 кВ сечением до 120 мм2 допускается вообще не учитывать.

Необходимо отметить, что рассчитанные по (4), (5), (6) активные сопротивления нулевой последовательности кабелей r0 для ОКЗ типа «фаза–N» в несколько раз превышают аналогичные сопротивления r0, приведенные в приложении к [1], чего нельзя сказать об индуктивных сопротивлениях x0, которые, наоборот, оказываются меньше. Это становится понятным, если предположить, что приведенные в приложении к [1] данные относятся к кабелям в системе заземления TN-C.

б) ОКЗ типа «фаза–РЕ»

При втором типе ОКЗ – «фаза–РЕ» в системе TN-S (то же «фаза–PEN» в системе TN-C) сопротивления нулевой последовательности значительно меньше. Это связано с тем, что при этом типе ОКЗ ток «возвращается» по двум параллельным проводникам: по проводнику РЕ (РЕN) и заземляющей сетке подстанции.

Рассчитать сопротивления нулевой последовательности для этого случая гораздо труднее. Трудность заключается в определении активного и индуктивного сопротивления заземляющей сетки. Для расчета этих сопротивлений в «Энергосетьпроект-НН-СЭЩ» были проведены специальные расчеты. В этих расчетах заземляющая сетка была смоделирована комбинацией из ряда замкнутых контуров, составленных продольными и поперечными стальными полосами, прокладываемыми в земле в соответствии с требованиями гл. 1.7 ПУЭ. Далее с использованием второго закона Кирхгофа поконтурно составлялась система уравнений. При этом учитывались как активные, так и индуктивные сопротивления стальных полос, взаимоиндукция между ними и жилами кабеля, а также насыщение стали под воздействием тока ОКЗ. Для решения системы уравнений использовался матричный метод. При расчетах варьировались размеры и число возможных контуров, удаленность точки КЗ и т.п. Более подробно данная методика изложена в [4].

ВЫВОДЫ ПО РАСЧЕТАМ

Проведенные расчеты позволяют сделать ряд важных выводов:

  1. Если заземляющая сетка подстанции 110 кВ и выше выполнена с учетом всех требований действующих нормативных документов, включая требования гл. 1.7 ПУЭ, требования молниезащиты, требования ЭМС, то как активное, так и индуктивное сопротивления такой сетки току ОКЗ в сети СН до 1 кВ оказываются значительно меньше сопротивлений жил РЕ и PEN кабелей, идущих на ОРУ.
  2. Благодаря малым сопротивлениям заземляющей сетки рабочий ток небаланса фаз нормального режима, как и ток ОКЗ типа «фаза–PE» («фаза–PEN»), в основном протекают по заземляющей сетке, и лишь небольшая их часть (≈ до 10%) протекает по PEN (PE) проводникам.
  3. По изложенной выше причине ток ОКЗ типа «фаза–PEN» («фаза–PE») в удаленных точках, как правило, оказывается не менее тока 2-фазного КЗ.
  4. Анализ результатов расчетов показал, что при расчете тока ОКЗ «фаза–PE» («фаза–PEN») по (1) сопротивления нулевой последовательности кабелей с непроводящей оболочкой можно с допустимой погрешностью принимать равными сопротивлениям кабелей аналогичного сечения, но в стальной оболочке, приведенным в табл. 13 и 14 [1].
  5. В отличие от тока ОКЗ типа «фаза–PEN», ток ОКЗ типа «фаза–N» оказывается значительно меньше токов 2- и 3-фазного КЗ, особенно в удаленных точках системы TN-S. При расчете тока ОКЗ типа «фаза–N» сопротивления нулевой последовательности кабелей с непроводящей оболочкой рекомендуется рассчитывать по (4), (5), (6), (7).

ОСОБЕННОСТИ ЗАЩИТ ОТ КЗ В СИСТЕМАХ TN-C И TN-S

О действующих требованиях по проверке кабелей на термическую стойкость и невозгорание

Часто в сообщениях по радио и в других средствах массовой информации употребляют выражение: «причиной пожара стало короткое замыкание». Насколько корректно такое заключение? Если речь идет о помещениях, указанных в п. 3.1.10 ПУЭ, для которых требуется защита электропроводок от перегрузки, то при правильном выборе и работе основной защиты пожар при КЗ произойти не может. Если он все же произошел, то его причиной следует считать не само КЗ, а неправильный выбор основного защитного аппарата либо его отказ в работе.

Однако на территории ПС помещений, указанных в п. 3.1.10 ПУЭ, немного, и в этом случае оказывается, что согласно п. 1.4.2 ПУЭ не требуется проверка кабелей до 1 кВ ни по термической стойкости, ни по стойкости к возгоранию. Очевидно, что для таких ответственных объектов, какими являются ПС 110, 220 кВ, с этим трудно согласиться.

Если обратиться к международным рекомендациям [3], то проверка на термическую стойкость подключенных к ГРЩ кабелей до 1 кВ считается необходимой. Логика здесь проста и понятна: защитный аппарат должен так защищать проводку, чтобы после протекания по ней сверхтока ее не приходилось заменять. В качестве критерия для приблизительной оценки термической стойкости в [3] используется простая формула:

I2tk2S2, (8)

где t – продолжительность тока КЗ (с) (определяется действием основного защитного аппарата – прим. авт.);
S – сечение жилы изолированного проводника (мм2);
I – ток КЗ (А, среднеквадратичное значение);
k – постоянная изолированного провода.

Формула поясняется следующим образом (цитата): «Для периода в пять секунд или менее, условие I2t ≤ k2S2 показывает время в секундах, за которое провод сечением S (в мм2) может выдержать ток в I ампер, прежде чем температура поднимется настолько, что повредит изоляционный материал».

оскольку в отечественных нормах, касающихся ПС, таких требований нет, то вполне объяснимо, почему РАО ЕЭС выпустило в свое время соответствующий циркуляр [5], обязывающий проводить проверку сетей СН на невозгорание на подведомственных ему энергообъектах.

При такой проверке, в отличие от проверки на термическую стойкость, допустимая расчетная температура жил кабеля значительно выше, зато время КЗ соответствует времени действия не основного (как указано в п. 1.4.8 ПУЭ), а резервного защитного аппарата. Требование обеспечения невозгорания не только определяет сечение кабелей, но и влияет на структуру схемы СН.

На основании формул, приведенных в [5], минимально допустимое сечение медной жилы кабеля можно представить так:

, (9)

где t – время протекания тока КЗ, определяемое действием резервного защитного аппарата;
k – коэффициент, зависящий от фактической начальной и допустимой конечной температур жил кабелей (он определяется по специальной номограмме [5]).

Сравнение сечений кабелей, рассчитанных по термической стойкости (8) и по условиям невозгорания (9), представлено в табл. 1. Из таблицы видно, что требования к сечению кабелей по условиям невозгорания более жесткие. При этом многое зависит от выбора аппарата резервной защиты.

Таблица 1. Минимально допустимое сечение кабелей с медными жилами и ПВХ изоляцией

Мощность ТСН63 кВА100 кВА160 кВА250 кВА400 кВА630 кВА
Минимально допустимое сечение жилы по термической стойкости2,5 мм22,5 мм22,5 мм22,5–4 мм2*4–6 мм2*6–10 мм2*
Минимально допустимое сечение жилы по условию невозгорания4 мм2** —6 мм2** —10 мм2** —16 мм2**
6 мм2***
25 мм2**
10 мм2***
35 мм2**
16 мм2***

Примечание.
* Меньшая цифра относится к защитному АВ 6 А, большая – к АВ 40 А.
** Сечение указано при резервировании вводным автоматом.
*** Сечение указано при резервировании групповым автоматом.

Выбор АВ резервной защиты

Как показали расчеты, на многих ПС 110 кВ, за исключением особо крупных, достаточно иметь два ТСН мощностью по 63÷160 кВА. схема питания потребителей СН оказывается простой 2-ступенчатой, а в качестве резервной защиты АВ отходящих фидеров с ГРЩ выступает вводной АВ от ТСН на ГРЩ.

Расчет на невозгорание показывает, что при ТСН такой мощности и выдержке времени защиты от КЗ вводного автомата, равной t = 0,14 с (полное время отключения КЗ tкз = 0,23 с), условию невозгорания удовлетворяют медные кабели с ПВХ-изоляцией сечением S ≥ 4–10 мм2 (табл. 1).

Однако при этом часто возникают трудности с резервированием основной защиты при ОКЗ типа «фаза–N» в удаленных точках сети. Выше говорилось о том, что сопротивление току ОКЗ при таком повреждении является максимальным, а сам ток ОКЗ даже при равных сечениях фазных и нулевой жил оказывается почти в 2 раза меньше тока 3-фазного КЗ.

Примечание. Поскольку проверка кабелей на невозгорание согласно [5] производится по току 3-фазного КЗ, то некоторые специалисты считают необходимым проверять чувствительность резервной защиты именно к этому току. Однако это неправильно, поскольку даже если допустить, что ОКЗ рано или поздно обязательно перейдет в 3-фазное, то это произойдет при разрушении междуфазной изоляции, т.е. при достижении температуры жил кабелей 350–400 °С, при которой согласно [5] и происходит возгорание кабелей.

Защита от ОКЗ должна реагировать на ток нулевой по-следовательности. В отечественной практике с этой целью в течение многих лет применяется схема, предусматривающая установку выносного трансформатора тока ТрТ (в данном случае мы вынуждены отойти от традиционной аббревиатуры ТТ, поскольку в материале упоминается система заземления ТТ – Авт.) на выводе нейтрали силового трансформатора. Во вторичной цепи этого ТрТ устанавливается токовое реле, которое при возникновении ОКЗ через реле времени действует на независимый расцепитель вводного автомата. Об установке такого ТрТ говорится и в ПУЭ (п. 1.7.100). Однако это решение имеет ряд недостатков, о которых будет сказано ниже.

Schneider Electric разработан комплекс защит, отвечающий международным стандартам. В т.ч. для вводных автоматов от ТСН имеется схема защиты от замыканий на землю с выносным ТрТ, которая, на первый взгляд, напоминает вышеупомянутую схему, применяющуюся в отечественной практике. Эту защиту иногда ошибочно применяют в схемах СН ПС при системах заземления типа TN. Однако эта защита предназначена лишь для реализации функции замыкания на землю типа G в системах заземления типа ТТ. В системе ТN такая защита не эффективна, т.к. ТрТ в этой схеме установлен не так, как указано в п. 1.7.100 ПУЭ (см. рис. 2).

Рис. 2. Резервирование защит отходящих с ГРЩ фидеров при ТСН небольшой мощности

1-й вариант.
1 – для отключения ОКЗ установка выносного ТрТ на выводе нейтрали ТСН.

2-й вариант.
3 – для отключения ОКЗ применение АВ с электронным расцепителем, измеряющим ток нулевой последовательности (S = А + В + C = 30).

Примечание: 2 – установка ТрТ земляной защиты для системы заземления типа ТТ (G = A + B + C + N).

БОЛЕЕ СОВЕРШЕННОЕ РЕШЕНИЕ

Недостаток схем с выносным ТрТ, установленным в нейтрали ТСН, – зависимость напряжения оперативного переменного тока от тока КЗ. Для нормальной работы схемы это напряжение должно быть не ниже 0,85 Uном, но при ОКЗ напряжение понижается и надежность схемы становится сомнительной, требующей дополнительных расчетов.

Кроме того, установка ТрТ в заземленной нейтрали ТСН иногда трудно выполнима, в т.ч. при типичной компоновке ПС, когда ТСН устанавливаются отдельно на открытом воздухе. Поскольку ТрТ 0,6 кВ имеют категорию размещения 2 по ГОСТ 15150-69, то для размещения их на открытом воздухе требуется специальное укрытие, что усложняет конструкцию вывода нейтрали ТСН.

Между тем измерять ток нулевой последовательности можно не только с помощью выносного ТрТ в нейтрали ТСН. Гораздо удобнее измерять этот ток непосредственно на вводе в ГРЩ, суммируя токи трех фаз:

Σ = А + В + C = 30 . (10)

Современные АВ такую операцию могут легко выполнить. Так, ульяновский «Контактор» разработал и выпускает АВ типа ВА-53-41 с электронным расцепителем, обеспечивающим защиту при ОКЗ, не требующую установки выносного ТрТ. Это удобно и исключает указанные выше изъяны традиционной схемы. Недостатком этих АВ являются большие массогабаритные показатели. В то же время в АВ компании Schneider Electric подобная защита, к сожалению, не предусматривается.

При использовании системы заземления TN-S с 4-полюсным вводным АВ на ГЩУ можно применить другое решение, а именно установить более чувствительную защиту нейтрали, которую имеют, например, АВ типа Compac NS. Пока что в отечественной практике система TN-S с 4-полюсным вводным АВ на ГЩУ менее популярна, чем система TN-C-S с 3-полюсным вводным АВ.

Важно подчеркнуть, что для обеспечения чувствительности упомянутых выше защит, реагирующих на ток нулевой последовательности, необходимо минимизировать величину рабочего тока в нейтрали, от которого данная защита отстраивается. Это достигается равномерным распределением по фазам однофазных нагрузок, подключенных к общему защитно-коммутационному аппарату. В первую очередь это нагрузки системы электрообогрева и антиконденсатного подогрева в шкафах ОРУ 110–220 кВ, нагрузки электроосвещения и т.п. Как правило, это позволяет принять уставку токовой защиты нулевой последовательности на вводном АВ равной половине фазной (Irn = ½Irf), что обеспечивает требуемую чувствительность резервной защиты. При наличии в токе потребителей высших гармоник, кратных трем, их также необходимо учитывать при расчете рабочего тока нейтрали.

РЕЗЕРВИРОВАНИЕ ЗАЩИТ В СХЕМАХ СН ПРИ ТСН СРЕДНЕЙ И БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ

На ПС 220/110 кВ и крупных ПС 110 кВ мощность ТСН может достигать 630 кВА и даже 1000 кВА. По мере увеличения мощности ТСН и увеличения номинального тока вводного АВ его способность выполнять роль резервной защиты снижается и требует существенного увеличения сечения кабелей, отходящих с ГЩУ. Так, при ТСН мощностью 630 кВА с этой целью сечение отдельных кабелей приходится увеличивать до 70÷95 мм2, что экономически не оправдано и противоречит п. 3.1.9 ПУЭ, где сказано, что «наличие аппаратов защиты с завышенными уставками тока не является обоснованием для увеличения сечения проводников сверх указанных в гл. 1.3».

В подобных случаях требуется переход на 3-ступенчатую схему электроснабжения, о которой уже говорилось в 1-й части статьи (фрагмент схемы показан на рис. 3). В таких схемах резервную функцию выполняет групповой АВ с регулируемой время-токовой характеристикой и с выдержкой времени при КЗ порядка t ≈ 0,06 с (полное время отключения t ≈ 0,14 с). Ток уставки расцепителя группового автомата должен превышать номинальный ток наибольшего из нижерасположенных АВ не менее чем в 2÷2,5 раза [3]. При необходимости и соответствующем обосновании для повышения чувствительности к ОКЗ «фаза–N» уставку защиты нейтрали этого АВ следует, как было сказано выше, принимать равной Irn = ½ Irf .

Рис. 3. Резервирование защит отходящих с ГРЩ фидеров при ТСН мощностью свыше 160 кВА

1 – вводной АВ в ГРЩ типа Masterpact NT 1000÷1600 A
2 – групповой АВ типа Compact NS 250 A
3 – АВ отходящих линий типа С60 6÷40 А
4 – Vigi С60 (30, 300 мA)

При большом количестве электрооборудования, расположенного на ОРУ, следует рассматривать варианты установки распределительных шкафов с АВ низшей ступени непосредственно на ОРУ, что позволяет сократить распредсеть. Недостаток таких решений – сложность обслуживания и ремонта коммутационного оборудования при неблагоприятных метеоусловиях.

В табл. 1 приведены сравнительные расчетные данные минимальных сечений медных кабелей с ПВХ изоляцией по условиям термической стойкости и стойкости к возгоранию при разных мощностях ТСН. На низшей ступени установлены АВ типа С60 с In = 6–40 А, в качестве резервирующих АВ приняты: при ТСН 63–160 кВА вводной АВ типа Compact NS 250 c временем отключения tкз = 0,230 с, при ТСН 250–630 кВА групповой АВ типа Compact NS 250 c временем отключения tкз = 0,16 с.

Из таблицы видно, что применение современной быстродействующей коммутационной аппаратуры позволяет обеспечить требования как к термической стойкости, так и к невозгоранию кабелей при сравнительно небольших сечениях жил.

Однако при больших расстояниях могут потребоваться увеличенные сечения кабелей для обеспечения чувствительности защитного АВ. В [3] приведена формула для определения максимально возможной длины кабеля заданного сечения и заданной уставке АВ по току срабатывания защиты от КЗ:

Lmax ≤ 0,8U · Sph / 2ρ · Im, (11)

где U = 400 В;
ρ = 0,023 Ом·мм2/м (для меди);
Lmax – максимальная длина цепи, м;
Im – уставка по току срабатывания защиты от КЗ, А.

На практике длина кабеля, как правило, известна и требуется определить минимально допустимое сечение:

SphminL · 2ρ · Im / 0,8U. (12)

Пример: ТСН 630 кВА с вводной АВ Ir = 1600 А, Im = 2400 А; групповой АВ Ir = 250 А, Im = 375 А; длина защищаемого кабеля L = 175 м.

а) Минимальное сечение кабеля с медной жилой по условию обеспечения чувствительности резервной защиты – группового автомата:

SphminL · 2ρ · Im / 0,8U = 175 · 2 · 0,023 · 375 / 0,8 · 400 = = 9,43 мм2, т.е. Sphmin = 10 мм2 (по условию невозгорания согласно табл. 1 минимальное сечение 16 мм2).

б) При отсутствии групповых автоматов сечение кабеля определяется чувствительностью вводного АВ на ГРЩ:
Sphmin ≥ 175 · 2 · 0,023 · 2400 / 0,8 · 400 = 60,37 мм2, т.е. Sphmin= = 70 мм2.

Таким образом, применение групповых автоматов позволяет в несколько раз снизить сечение кабелей, т.к. по другим критериям – по нагреву, падению напряжения требуемое сечение, как правило, оказывается меньше, чем по условию чувствительности резервной защиты.

О ПРИМЕНЕНИИ УЗО

Устройства защитного отключения (УЗО) согласно отечественным нормам на рассматриваемых ПС применяются в розеточной сети для питания бытовых переносных электроприемников, оргтехники, в основном на ОПУ.

За рубежом УЗО находят более широкое применение, ведь они повышают электро- и пожаробезопасность, предотвращают электротравматизм при косвенном прикосновении и являются дополнительной защитой при прямом прикосновении.

Международные стандарты предусматривают обязательное применение УЗО в пожароопасных зонах. Так, в [3] отмечается, что во влажной среде перегрев проводников, вызываемый разнообразными причинами, может привести к возникновению электрической дуги. Электрическая дуга обычно возникает при пробое изоляции, когда сопротивление цепи КЗ превышает 0,6 Ом. На основании проведенных испытаний установлено, что ток утечки 300 мА может вызвать пожар. В связи с этим считается, что применение УЗО чувствительностью 300 мА в пожароопасных зонах в системе TN-S обеспечивает хорошую защиту от возгорания. В некоторых странах на входе цепи, питающей пожароопасное помещение, применяются УЗО с чувствительностью ≤ 500 мА. В помещениях с большим риском возгорания использование системы заземления TN-C часто запрещается, для них рекомендуется применять систему TN-S.

Международные стандарты, так же как и отечественные нормы, предусматривают применение УЗО с высокой чувствительностью (≤ 30 мА) для защиты цепей штепсельных розеток.

Во многих странах автоматическое отключение оконечных цепей осуществляется именно УЗО. Существуют регулируемые АВ дифференциального тока, к которым может быть присоединен дополнительный модуль УЗО. Такая комбинация обладает широким набором защитных функций (разделение, защита от КЗ, перегрузки и замыканий на землю).

Стойкость УЗО к переходным токам и перенапряжениям

Каждое установленное УЗО должно иметь исполнение, предотвращающее ложные отключения. Причиной таких отключений могут являться разнообразные высокочастотные (или однонаправленные импульсные) переходные перенапряжения и токи, а также другие источники электромагнитных возмущений. Подобные проблемы электромагнитной совместимости (ЭМС) приобретают всё большую важность.

Существуют несколько классов УЗО [3]:

  • класс AC. УЗО срабатывает под действием только переменного дифференциального тока;
  • класс A. УЗО срабатывает, если дифференциальный ток состоит из однополярных импульсов;
  • класс B. УЗО срабатывает только от постоянного тока.

Для общего пользования обычно устанавливают УЗО класса AC.

Данные, касающиеся применения УЗО, говорят о целесообразности более широкого использования этих устройств и в отечественной практике. В частности, на ПС их можно было бы применять на фидерах питания потребителей в пожароопасных зонах, на фидерах питания элементов электрообогрева и антиконденсатного подогрева разнообразного электрооборудования, установленного на ОРУ, где условия работы персонала гораздо сложнее (низкие температуры, влажность), а поэтому вероятность пробоя изоляции и ошибочных действий при выполнении ремонтных и профилактических работ существенно выше. В таких условиях применение УЗО чувствительностью 30 мА в качестве дополнительной защиты от прямого прикосновения в соответствии с п. 1.7.50 ПУЭ повысит электробезопасность.

ОБЩИЙ ВЫВОД

Вопросы электроснабжения, заземления и защиты в системе СН ПС играют важную роль в обеспечении надежности работы всей ПС и поэтому требуют серьезного внимания. Это относится прежде всего к выбору эффективных защит и к выбору системы заземления – TN-C и TN-S, TN-C-S, к выбору структуры схемы СН, к обеспечению условий невозгорания кабелей.

Процессы протекания токов КЗ и их коммутация в сетях до 1 кВ с помощью АВ имеют целый ряд особенностей, требующих дальнейшего глубокого изучения. К ним относится, в частности, вопрос влияния электрических дуг, возникающих как в месте КЗ, так и на контактах коммутационных аппаратов, на величину самого тока КЗ и на селективность работы защитной аппаратуры (так называемое рото-активное отключение). Эти вопросы уже нашли отражение в [3]. Остается надеяться, что работа в этом важном направлении будет продолжена.

ЛИТЕРАТУРА

  1. ГОСТ 28249-93. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.
  2. Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А.. Расчет индуктивностей. М.: Госэнергоиздат, 1955.
  3. Руководство по устройству электроустановок. Технические решения. Sсhnеider Electric, 2007.
  4. Федоровская А.И., Фишман В.С., Субботин М.В. Исследование влияния сопротивления заземляющей сетки на ток ОКЗ в системе собственных нужд подстанций с высшим напряжением 35–220 кВ / Материалы конференции «Научно-исследовательские проблемы в области энергетики и энергосбережения». УГАТУ, 2010.
  5. О проверке кабелей на невозгорание при воздействии токoв короткого замыкания: Технический циркуляр РАО ЕЭС России № Ц-02-98(э).

 





Очередной номер | Архив | Вопрос-Ответ | Гостевая книга
Подписка | О журнале | Нормы. Стандарты | Проекты. Методики | Форум | Выставки
Тендеры | Книги, CD, сайты | Исследования рынка | Приложение Вопрос-Ответ | Карта сайта




Rambler's Top100 Rambler's Top100

© ЗАО "Новости Электротехники"
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Segmenta Media создание и поддержка сайта 2001-2019