Особенности сетей 0,4 кВ

Применение аппаратов защиты в цепях напряжением 0,4 кВ определяется схемой построения таких цепей, которая в свою очередь определяет значения токов КЗ в этих схемах [2]. Поэтому нельзя рассматривать и выбирать электрический аппарат защиты без учета особенностей построения схемы питания, мощности источника питания, включая мощности энергосистемы, мощности и особенности работы потребителей.

Для сетей напряжением 0,4 кВ ток КЗ в цепи во многом зависит от параметров соединительных проводов, наличия и качества контактных соединений, эффективности дугогашения. При этом правильный выбор материала и сечения соединительного кабеля влияет не только на значение тока КЗ и на пусковые токи асинхронных двигателей, но и на условия самозапуска двигателя при прямом пуске. На рис. 2 приведена радиальная схема электроснабжения потребителей (асинхронных двигателей), состоящая из двух независимых подсистем.

Рис 2. Радиальная схема питания электродвигателей:

Т – питающие трансформаторы; ДГ – аварийный дизель-генератор;

АВР – устройства автоматического включения резерва;

РУ – распределительные устройства

В состав каждой подсистемы входят понижающие трансформаторы Т1 и Т2, расположенные в комплектной трансформаторной подстанции КТП, вторичные и третичные сборки (распределительные устройства). Две подсистемы связаны между собой на различных уровнях, обеспечивая взаимное резервирование, при помощи устройств автоматического включения резерва АВР. Подобная система резервирования исключает нарушения подачи питания на электродвигатели, особенно работающие в ответственных технологических процессах. Возможно применение двойного резервирования в системе питания, например, при помощи аварийного дизель-генератора.

Наличие сборок различного уровня позволяет дифференцировать потребители по мощности и степени важности. Более мощные потребители (например, асинхронные двигатели мощностью свыше 55 кВт) подключаются непосредственно к КТП, менее мощные (до 10 кВт) — на вторичные и третичные сборки.

Кроме радиальных встречаются магистральные и смешанные схемы электроснабжения. Все они, с учетом особенностей сетей напряжением 0,4 кВ, требуют учета структуры построения схемы, включая параметры соединительных кабелей, соединений и аппаратов защиты.

Для выбора аппаратов защиты необходимо предварительно рассчитать токи КЗ в цепи при максимальном режиме работы питающей энергосистемы.

При этом расчетным током КЗ для выбора защитной аппаратуры, проверки селективности ее работы, а также для проверки самозапуска электродвигателей является трехфазный ток КЗ. Его необходимо знать также при оценке отключающей способности аппаратов защиты.

При выборе защиты, установленной в начале линии, необходимо знать двухфазный ток КЗ на зажимах двигателя в сетях с изолированной нейтралью и однофазный ток КЗ на зажимах двигателя в сетях с заземленной нейтралью [5] . Кроме того, однофазный и двухфазный токи КЗ используются для проверки чувствительности аппаратов защиты. Токи КЗ могут быть рассчитаны для заданной схемы электроснабжения или определены по расчетным кривым для широко распространенных типов трансформаторов, мощности энергосистемы, параметров соединительных кабелей с учетом и без учета токоограничивающего действия дуги в месте повреждения [5] . При этом не учитывается активное сопротивление энергосистемы и сопротивление шин, а переходное сопротивление в месте контакта принято равным 15 мОм. Ток КЗ может быть рассчитан, если известны параметры соединительных кабелей и энергосистемы. Параметры соединительных кабелей определяются из условий номинальной работы потребителя.

Так для АД с короткозамкнутым ротором номинальный ток двигателя

I_{ном.д.в.}где – номинальный ток двигателя, А;

P_ном.– номинальная мощность двигателя, кВт;

U_ном.л. – номинальное линейное напряжение на обмотке статора, В;

η_ном. – коэффициент полезного действия при номинальном моменте на валу двигателя;

cos j_ном.л. – коэффициент мощности.

Согласно [5] по номинальному току выбирается тип соединительного кабеля, его сечение и удельное сопротивление кабеля, что дает возможность определить активное и индуктивное сопротивление кабелей (r_к и x_к).

Параметры энергосистемы и питающего трансформатора (r_к и x_к).находим используя данные [2]. На практике индуктивное сопротивление энергосистемы x_c задается в соотношении с индуктивным сопротивлением x_t вторичной обмотки трансформатора, а активным сопротивлением энергосистемы пренебрегают. Принято считать i>x_c/x_t равным 2; 1; 0,1 по мере роста мощности энергосистемы [2].

При расчете тока КЗ необходимо учесть переходное сопротивление r_пк контактов в местах соединения кабелей и аппаратов. Часто в цепях низкого напряжения переходное сопротивление контактов соизмеримо или превосходит сопротивление кабелей, энергосистемы и трансформатора. Учитывать переходное сопротивление контактов крайне сложно. Поэтому оно принимается равным 15 мОм, если его значение неизвестно или трудно определимо [2].

Суммарное активное сопротивление цепи от трансформатора до двигателя составит:

r_кз = r_t + r_к + r_пк .

Суммарное реактивное сопротивление цепи:

x_кз = x_с + x_t + x_к .

Тогда модуль полного сопротивления до точки КЗ:

Ток трехфазного КЗ равен

(2)

Ток двухфазного КЗ в сетях с изолированной нейтралью:

(3)

Ударный ток КЗ определим как

i_уд = k_удI_кз (4)

где к_уд — ударный коэффициент, определяемый по соотношению x_кз/r_кз согласно [2].

Для определения тока КЗ можно воспользоваться расчетными кривыми [2].