21
ЗАТВЕРДЖЕНО
наказ Держнаглядохоронпраці України
від 26.10.2004р. № 236
IНСТРУКЦIЯ
З ВИЗНАЧЕННЯ СТРУМIВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ,
ВИБОРУ I ПЕРЕВIРКИ УСТАВОК МАКСИМАЛЬНОГО
До п. 5.7.3 Правил безпеки у вугільних шахтах
1. Визначення струмів короткого замикання
1.1. Розрахунок ефективних значень струмiв короткого замикання (к.з.) здiйснюється з метою визначення мiнiмального значення струму двофазного к.з., необхiдного для вибору уставок захисту, а також максимального значення струму трифазного к.з., необхiдного для перевiрки комутацiйної апаратури на вимикаючу здатнiсть.
1.2. Розрахунковий мiнiмальний струм двофазного металевого к.з. () у найбiльш електрично вiддаленiй вiд трансформатора передвижної підстанції точцi мережi визначається з урахуванням параметрiв високовольтної розподiльної мережi, трансформатора i нагрiвання жил кабелю до 65оС, а також з урахуванням перехiдних опорiв контактiв i елементiв комутацiйних апаратiв, у тому числi й опору в мiсцi к.з.
Розрахунковий струм в залежностi вiд приведеної довжини кабелiв i параметрiв мережi може визначатися за таблицями 1 –5 додатка.
Для промiжних значень потужностi к.з. i довжин кабельних лiнiй, не наведених у таблицях, струми к.з. визначаються методом лiнiйної iнтерполяцiї.
Cтруми двофазного к.з. можуть бути визначенi за формулою:
(1)
де Uн– середня номiнальна напруга ступеню, приймається рiвною 0,133; 0,23; 0,4; 0,69 або 1,2 кВ;
rрс, rT, xрс, xT– вiдповiдно активнi та iндуктивнi опори високовольтної розподiльної мережi та трансформатора, приведенi до вторинної обмотки, Ом;
rK, xK, – вiдповiдно активний та iндуктивний опiр 1 км кабелю перерізом 50 мм2, Ом/км;
Lпр– приведена до перерізу 50 мм2 або 4 мм2 довжина кабельних лiнiй, включених в коло к.з., км.
У разi визначення розрахункового струму допускається:
не брати до уваги опiр розподiльної мережi при потужностi дiльничих підстанцій до 400 кВ·А включно, тобто приймати xрс = 0, rрс = 0;
при потужностi к.з. SКЗ > 50 МВ·А приймати активний опiр розподiльної мережi рiвним нулю, тобто rPC = 0.
Повний, активний та iндуктивний опiр високовольтної розподiльної мережi при SКЗ < 50 МВ·А визначаються за формулами:
Zрс=,= ,
(2)
Хрс=
де Sкз – потужнiсть к.з. на вводi дiльничої пiдстанцiї або на шинах найближчого живлячого РПП–6, МВ·А.
Iндуктивний i активний опiр трансформатора визначається за формулами:
(3)
де UK– напруга короткого замикання, %
ST – номiнальна потужнiсть трансформатора, кВ·А;
РК – втрати короткого замикання трансформатора, Вт.
Активний та iндуктивний опiр жил кабелю приймаються за каталожними даними i перераховуються для температури нагрiвання 65оС. Для зазначеної температури нагрiвання i перерiзу мiдних жил 50 мм2 активний опiр дорiвнює 0,423 Ом/км, а iндуктивний – 0,075 Ом/км.
Сумарний перехiдний опiр контактiв i елементiв апаратiв, а також перехiдний опiр в мiсцi к.з. приймається таким, що дорiвнює 0,005 Ом на один комутацiйний апарат, включаючи точку к.з.
Розрахунковий мiнiмальний струм к. з. у найбiльш електрично вiддаленiй точцi iскронебезпечного приєднання, що вiдходить вiд апарата, напругою до 42 В достатньо точно визначається за формулою:
, (4)
де Uн– номiнальна напруга вторинної обмотки трансформатора, В;
rT – опiр трансформатора, приведений до вторинної обмотки, Ом (зазначається в iнструкцiях з експлуатацiї апаратiв);
rК – опiр однiєї жили кабелю, Ом (приймається таким, що дорiвнює 0,008; 0,005; 0,0033 та 0,002 Ом/м для кабелiв із перерізом жил 2,5; 4; 6 та 10 мм2 вiдповiдно).
1.3. Приведена довжина кабельних лiнiй Lпр з урахуванням опору контактiв i елементiв апаратiв i перехiдного опору в мiсцi к.з. визначається за формулою:
Lпр= L1kпр1+L2kпр2+ ··· + Lnkпрn+ (k + 1) lэ’(5)
де L1...Ln – фактичнi довжини кабелiв із рiзним перерiзом жил, м;
kпр1... kпрn – коефiцiєнти приведення;
k – число комутацiйних апаратiв, послiдовно включених до кола к.з., враховуючи автоматичний вимикач ПДПП;
le = 10 м – приведена довжина кабельної ліній, еквівалентна перехiдним опорам у точцi к.з. i елементiв комутацiйних апаратiв.
При перевiрцi уставки струму спрацювання захисту апарата, який захищає живлячий кабель i електрообладнання гiрничих машин з багатомоторним приводом, необхiдно до Lпр, визначеної за формулою (5), додавати приведену довжину кабелю з перерiзом жили 50 мм2, струмообмежувальний вплив якого еквiвалентний включенню в мережу, яку захищають, елементiв внутрiшнього монтажу. Ця величина зазначається в заводських iнструкцiях з експлуатацiї машин.
При визначенi в освiтлювальних мережах необхiдно зазначати опiр контактiв. Для цього до значення Lпрнеобхiдно додати величину 2n, де n – число свiтильникiв i трiйникових муфт в колi к.з. у мережi освiтлення.
Коефiцiєнти приведення kпр перерiзiв кабелiв для визначення розрахункових мiнiмальних струмiв к.з. наведенi в таблицi:
|
Перерiзи основної жили кабелю, мм2 |
Коефiцiєнт приведення kпр |
Перерiзи основної жили кабелю, мм2 |
Коефiцiєнт приведення kпр |
|
Для мереж напругою 380–1140 В (перерiзи приведенi до 50 мм2) |
|||
|
4 |
12,3 |
35 |
1,41 |
|
6 |
8,22 |
50 |
1,00 |
|
10 |
4,92 |
70 |
0,72 |
|
16 |
3,06 |
95 |
0,54 |
|
25 |
1,97 |
120 |
0,43 |
|
Для мереж напругою 127–220 В (перерiзи приведенi до 4 мм2) |
|||
|
2,5 |
1,6 |
6 |
0,67 |
|
4,0 |
1,0 |
10 |
0,40 |
1.4. Максимальний струм трифазного к.з. на вводi апарата може бути підрахованний, виходячи iз значення мiнiмального струму двофазного к.з., визначеного для тiєї ж точки з урахуванням температурного коефіцієнта i підвищеної напруги вторинної обмотки трансформатора, за формулою:
= (6)
2. Вибiр i перевiрка уставок струму
спрацювання реле апаратiв захисту
2.1. Величина уставки струму спрацювання реле автоматичних вимикачiв, магнiтних пускачiв, станцiй управлiння та iн. визначається за формулами:
а) для захисту магiстралi:
Iу Iн.пуск+ ∑ Iн. роб, (7)
де Iу – уставка струму спрацювання реле, А;
Iн.пуск – номiнальний пусковий струм найбiльш потужного електродвигуна, А;
Iн.роб – сума номiнальних струмiв усiх iнших струмоприймачiв, А;
б) для захисту вiдгалужень, що живлять групу одночасно вмикаючих електродвигунiв із короткозамкненим ротором:
Iу Iн.пуск (8)
Для захисту магiстралей з потужними асинхронними електродвигунами з короткозамкненим ротором (у разi, якщо пусковi струми перевищують 600–700 А) допускається приймати уставки струму спрацювання реле, виходячи з величини фактичних пускових струмiв. Для приблизного визначення пускового струму номiнальний робочий струм повинен бути збiльшеним у випадку застосування електродвигуна з короткозамкненим ротором в 6–7 разiв, а у разi використання електродвигуна з фазним ротором – в 1,5 рази;
в) для захисту вiдгалужень, що живлять освiтлювальне навантаження з лампами накалювання:
Iу 3Iн.роб, (9)
а з люмінесцентними лампами:
Iу1,25 Iн. роб(10)
2.2. Вибрана уставка струму спрацювання реле перевiряється за розрахунковим мiнiмальним струмом двофазного к.з. При цьому вiдношення (кратнiсть) розрахункового мiнiмального струму двофазного к.з. до уставки струму спрацювання реле повинне задовольняти умовi:
(11)
де kЧ = 1,5 – коефiцiєнт чутливостi захисту.
В окремих випадках за погодженням із головним енергетиком організації, до складу якої входить підприємство, для магiстралей i вiдгалужень, виконаних броньованими або екранованими кабелями, допускається зниження коефiцiєнта чутливостi до 1,25.
3. Вибiр i перевiрка плавких запобіжників
3.1. Значення номiнального струму плавкої вставки запобiжникiв визначається, виходячи з умов:
а) для захисту магiстралi
(12)
де Iв – номiнальний струм плавкої вставки, А;
1,6÷2,5 – коефіцієнт, що забезпечує неперегорання плавкої вставки при пусках електродвигунiв із короткозамкненим ротором.
Для нормальних умов пуску електродвигуна (рiдкi пуски та швидке розвертання) значення цього коефiцiєнта слiд приймати таким, що дорiвнює 2,5, а для важких умов пуску (частi пуски при довгому розвертаннi) – 1,6÷2.
Надмiрно понижувати номiнальний струм плавкої вставки не слiд, так як остання може перегорiти при запусках, що є однiєю iз причин виходу з ладу електродвигунiв у режимi однофазної їх роботи;
б) для захисту вiдгалуження – у разi застосування електродвигуна з короткозамкненим ротором
, (13)
а у разi освiтлювального навантаження:
(14)
Для установки застосовується плавка вставка iз значенням номiнального струму, найближчим до розрахункового. Допускається паралельне включення в одному патронi запобiжника двох однакових або вiдмiнних за номiнальним струмом на 30–35% плавких вставок. При цьому сумарний струм їх не повинен перевищувати розрахункового;
в) для захисту iскронебезпечних кiл напруги до 42 В, що вiдходять вiд апаратiв (пускачi, станцiї управлiння тощо) i живлячих зовнiшнi навантаження (апарати автоматизацiї, свiтильники мiсцевого освiтлення тощо), повиннi установлюватися запобiжники, величина плавкої вставки яких зазначається в iнструкцiї з експлуатацiї апарата. Для захисту цих кiл можуть застосовуватися також малогабаритнi автоматичнi вимикачi, влаштованi в апарат.
3.2. Вибрана плавка вставка повинна бути перевiрена за розрахунковим мiнiмальним струмом двофазного к.з., найменшим перерiзом жил кабелю i повинна вiдповiдати найбiльшому довгостроковому допустимому струмовi навантаження.
Вiдношення (кратнiсть) розрахункового мiнiмального струму двофазного к.з. до номiнального струму плавкої вставки повинне задовольняти умовi:
(15)
При цьому кратнiсть, що дорiвнює 4, допускається в мережах напругою 380 – 1140 В, де потрiбна плавка вставка на номiнальний струм 160 i 200 А, а також у мережах і напругою 127 i 220 В, незалежно вiд величини струму плавкої вставки.
3.3. Плавка вставка для захисту iскронебезпечних кiл із напругою до 42 В повинна перевiрятися за умовою:
(16)
де Iв – номiнальний струм плавкої вставки, А.
4. Вибiр i перевiрка уставок струму
спрацювання реле i плавких вставок
запобiжникiв для захисту трансформаторiв
4.1. Захист вторинної обмотки силового трансформатора i дiлянки мережi вiд затискачiв цiєї обмотки до загального захисного апарата вiд мiнiмальних струмiв двофазного к.з. повинна здiйснюватися апаратом захисту, встановленим з боку первинної обмотки цього трансформатора.
Вибiр i перевiрка значення уставки струму спрацювання реле максимального струму, встановлених на первинній стороні трансформатора напругою 1200, 690, 400, 230 i 133 В, проводиться за умови:
а) для трансформаторiв з однаковими схемами з’єднання первинної i вторинної обмотки (наприклад, /, Y/Y)
(17)
де I(2)к.з.min– розрахунковий мiнiмальний струм двофазного к.з. на боцi вторинної обмотки трансформатора, А;
Iу – уставка струму спрацювання реле апаратiв з боку первинної обмотки трансформатора, А;
кT – коефіцієнт трансформацiї;
1,5 – коефіцієнт чутливостi захисту;
б) для трансформаторiв із рiзними схемами з’єднання первинної i вторинної обмотки (наприклад, / Y, Y/)
(18)
Вибiр i перевiрка уставок струму спрацювання реле, встановлених в КРП для захисту зазначених дiлянок мережi на боцi вторинної обмотки трансформаторiв напругою 10–3/1,2–0,4 кВ, повиннi проводитися вiдповiдно до Iнструкцiї з вибору i перевiрки електричних апаратiв напругою понад 3 та 6 кВ, затвердженої Мінвуглепромом СРСР 05.01.75 і погодженої Держгіртехнаглядом СРСР 19.11.74.
4.2. Величина уставки струму спрацювання максимальних реле апаратiв на боцi первинної обмотки для захисту вторинної обмотки освiтлювальних трансформаторiв, що живлять лампи накалювання i люмінесцентні лампи, визначаються відповідно:
и (19)
4.3. Номiнальний струм плавкої вставки запобiжникiв, улаштованих в апарати, установленi на первинному боцi освiтлювальних апаратiв, визначається за формулою:
(20)
Приймається плавка вставка з найближчим до розрахункового значення номiнальним струмом.
Вiдношення (кратнiсть) розрахункового мiнiмального струму двофазного к.з. до номiнального струму плавкої вставки повинна задовольняти умовi:
