АВВ Справочник по электрооборудованию. Том2 - Электрические устройства
Подождите немного. Документ загружается.
79
Электрические устройства
ADVLOC0702MAN08ARU
2.4 Защита от короткого замыкания
2 Защита фидеров
сечение [мм
2
]
I
3
[А] 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300
20 370 617
30 246 412 658
40 185 309 494 741
50 148 247 395 593
60 123 206 329 494
70 105 176 282 423 705
80 92 154 246 370 617
90 82 137 219 329 549
100 74 123 197 296 494 790
120 61 102 164 246 412 658
140 52 88 141 211 353 564
150 49 82 131 197 329 527
160 46 77 123 185 309 494 772
180 41 68 109 164 274 439 686
200 37 61 98 148 247 395 617
220 33 56 89 134 224 359 561 786
250 29 49 79 118 198 316 494 691
280 26 44 70 105 176 282 441 617
300 24 41 65 98 165 263 412 576
320 23 38 61 92 154 247 386 540 772
350 21 35 56 84 141 226 353 494 705
380 19 32 52 78 130 208 325 455 650
400 18 30 49 74 123 198 309 432 617
420 17 29 47 70 118 188 294 412 588
450 16 27 43 65 110 176 274 384 549 768
480 15 25 41 61 103 165 257 360 514 720
500 14 24 39 59 99 158 247 346 494 691
520 14 23 38 57 95 152 237 332 475 665
550 13 22 35 53. 90 144 224 314 449 629
580 12 21 34 51 85 136 213 298 426 596 809
600 12 20 32 49 82 132 206 288 412 576 782
620 11 19 31 47 80 127 199 279 398 558 757
650 11 19 30 45 76 122 190 266 380 532 722
680 10 18 29 43 73 116 182 254 363 508 690
700 10 17 28 42 71 113 176 247 353 494 670 847
750 16 26 39 66 105 165 230 329 461 626 790 840
800 15 24 37 62 99 154 216 309 432 586 667 787
850 14 23 34 58 93 145 203 290 407 552 627 741
900 13 21 32 55 88 137 192 274 384 521 593 700
950 13 20 31 52 83 130 182 260 364 494 561 663
1000 12 19 29 49 79 123 173 247 346 469 533 630 731
1250 15 23 40 63 99 138 198 277 375 427 504 585 711
1500 13 19 33 53 82 115 165 230 313 356 420 487 593
1600 12 18 31 49 77 108 154 216 293 333 394 457 556 667
2000 14 25 40 62 86 123 173 235 267 315 365 444 533
2500 11 20 32 49 69 99 138 188 213 252 292 356 427
3000 16 26 41 58 82 115 156 178 210 244 296 356
3200 15 25 39 54 77 108 147 167 197 228 278 333
4000 12 20 31 43 62 86 117 133 157 183 222 267
5000 10 16 25 35 49 69 94 107 126 146 178 213
6300 13 20 27 39 55 74 85 100 116 141 169
8000 10 15 22 31 43 59 67 79 91 111 133
9600 13 18 26 36 49 56 66 76 93 111
10000 12 17 25 35 47 53 63 73 89 107
12000 10 14 21 29 39 44 52 61 74 89
15000 12 16 23 31 36 42 49 59 71
20000 12 17 23 27 31 37 44 53
24000 10 14 20 22 26 30 37 44
30000 12 16 20 25 30 40 49
Таблица 3: Максимальная защищаемая длина [м]
80 Электрические устройства
ADVLOC0702MAN08ARU
2.4 Защита от короткого замыкания
2 Защита фидеров
N
d
S
S
k
+
.
=
1
1
3
2
если S = S
N
k
d
= 0,58;
если S = 2 S
N
k
d
= 0,39.
.
Поправочный коэффициент для напряжения, отличного от 400 В: k
v
Умножьте значение длины, взятой из таблицы, на поправочный коэффициент k
v
:
U
r
[В] k
v
(трехфазная величина)
230
(*)
0,58
400 1
440 1,1
500 1,25
690 1,73
(*)
однофазное напряжение 230 В эквивалентно трехфазному 400 В с распределенной нейтралью и с поперечным
сечением фазного проводника таким же, как поперечное сечение нейтрального проводника, так что k
v
равен
0,58.
Поправочный коэффициент для распределенной нейтрали: k
d
Умножьте значение длины, взятой из таблицы, на поправочный коэффициент k
d
:
где:
• S – поперечное сечение фазного проводника [мм
2
];
• S
N
– поперечное сечение нейтрального проводника [мм
2
].
В частности:
Поправочный коэффициент для алюминиевых проводников: k
r
Если кабель из алюминия, умножьте значение длины, взятой из вышеприведенной таблицы, на
поправочный коэффициент k
r
= 0,67.
81
Электрические устройства
ADVLOC0702MAN08ARU
2.4 Защита от короткого замыкания
2 Защита фидеров
rdv
kkkLL
0
=
Пример 1
Сосредоточенная нейтраль
Номинальное напряжение = 400 В.
Защитное устройство: T2N160 TMD In100
Магнитная уставка: I
3
= 1000 A
Поперечное сечение фазного проводника = поперечному сечению нейтрального
проводника = 70 мм
2
Таблица показывает, что при I
3
= 1000 А и кабеле сечением 70 мм
2
защищаемая длина составляет
до 346 м.
Пример 2
Нейтраль распределена
Номинальное напряжение = 400 В.
Защитное устройство: T3S250 TMD In200
Магнитная уставка: I
3
= 2000 A
Поперечное сечение фазного проводника = 300 мм
2
Поперечное сечение нейтрального проводника = 150 мм
2
Для I
3
= 2000 А и S = 300 мм
2
получаем защищаемую длину L
0
= 533 м.
Применяем поправочный коэффициент k
d
для распределенной нейтрали:
L= L
0
.
0,39 = 533
.
0,39 = 207,9 м
Это максимальная защищаемая длина цепи с распределенной нейтралью.
Выводы:
В таблице для поперечного сечения и уставки магнитного расцепителя можно найти максимальную
защищаемую длину кабеля L
0
. При необходимости эта длина должна быть затем умножена на
поправочные коэффициенты для получения значения, соответствующего реальным условиям
установки:
39
,
0
150
300
1
1
3
2
1
1
3
=
+
=
+
=
N
d
S
S
k
2
..
82 Электрические устройства
ADVLOC0702MAN08ARU
2 Защита фидеров
1SDC010013F0001
L
L
L
N
R1 R2
U1
3
=
1
U
.
0
U
.
1
R
1
R+
2
R
Нейтральный проводник
Нейтральный проводник – это проводник, соединенный с нейтральной точкой системы (которая
обычно, но не обязательно, совпадает с центром звезды вторичных обмоток трансформатора или
обмоток генератора); он способствует передаче электрической энергии, таким образом делая
полезным напряжение, отличное от линейного напряжения. В определенных случаях функции
защитного и нейтрального проводника могут быть объединены в один проводник (PEN).
Защита и обрыв нейтрального проводника
При аварийных условиях на нейтральном проводнике может появиться напряжение относительно
земли. Это может быть вызвано замыканием фазы на нейтраль или обрывом нейтрали из-за
повреждения, случайного прерывания или расцепления однополюсного устройства (предохранителя
или однополюсного автоматического выключателя).
Если нейтральный провод является единственным разомкнутым в четырехпроводной цепи, то
напряжение питания на однофазных нагрузках может измениться таким образом, что на них будет
подаваться напряжение, отличное от напряжения фаза-нейтраль U
0
(как показано на Рис.1). Таким
образом, необходимо принять все меры для предотвращения данного типа повреждения, например,
не защищать нейтральный проводник однополюсными устройствами.
2.5 Нейтральный и защитный проводники
Рисунок 1: Обрыв нейтрального проводника
Более того, в системах TN-C повышение напряжения на нейтрали относительно земли представляет
опасность для людей, т.к. этот проводник также является защитным проводом, данное напряжение
оказывается приложенным к соединенным открытым токопроводящим частям установки. Для систем
TN-C стандарты устанавливают минимальные поперечные сечения (см. следующий параграф) для
нейтрального провода с целью предотвращения случайного обрыва и запрещают использование
любых устройств (однополюсных и многополюсных), которые могут разъединить PEN-проводник.
Необходимость в защите нейтрального проводника и возможность разъединения цепи зависит от
системы распределения.
83
Электрические устройства
ADVLOC0702MAN08ARU
2 Защита фидеров
Рисунок 2: Трехфазная система с резервным источником
питания с 4-х полюсным выключателем
1
L1
L2
L3
PEN
PE
L1
L2
L3
2
1SDC010012F0201
Источник питания Источник питания
Поставщик
Потребитель
Оборудование, потребляющее ток
ПРИМЕЧАНИЕ – Этот
метод предотвращает
электромагнитные
поля, возникающие
из-за паразитных
токов в главной
системе питания
электроустановки.
Сумма токов в пределах
одного кабеля должна
равняться нулю. Это
гарантирует, что
ток нейтрали будет
протекать только
в нейтральном
проводнике
соответствующей
включенной
электрической цепи.
Ток третьей гармоники
(150 Гц) линейных
проводников будет
добавлен с тем же
фазовым углом к
току нейтрального
проводника.
Системы TT или TN:
• Если поперечное сечение нейтрального проводника такое же или больше, чем поперечное сечение
фазного проводника, нет необходимости ни в выявлении сверхтоков в нейтрали, ни в использовании
отключающего устройства (нейтральный проводник не защищен или разъединяется); это положение
применимо только в том случае, если нет гармоник, которые могут в любой момент спровоцировать
появление в нейтрали тока со среднеквадратичным значением выше, чем максимальный фазный
ток.
• Если поперечное сечение нейтрального проводника меньше, чем сечение фазного проводника,
должны быть выявлены сверхтоки в нейтральном проводнике, так чтобы отсоединить фазные
проводники, но не обязательно нейтральный проводник (нейтральный проводник защищен, но не
отключается):в этом случае нет необходимости выявления сверхтоков в нейтральном проводнике,
если одновременно выполнены следующие условия:
1. Нейтральный проводник защищен от короткого замыкания защитным устройством фазных
проводников;
2. Максимальный ток, который может протекать через нейтральный проводник
в нормальном рабочем режиме ниже, чем нагрузочная способность
нейтрали.
В системах TN-S нет необходимости в отсоединении нейтрали, если условия питания таковы, что
нейтральный проводник может считаться надежно присоединенным к потенциалу земли.
Как было упомянуто выше, в системах TN-C нейтральный проводник также является защитным и
поэтому не может быть отсоединен. Более того, если нейтральный проводник отсоединен, на открытых
токопроводящих частях однофазного оборудования может появиться номинальное напряжение
системы относительно земли.
В некоторых специфических случаях нейтральный проводник должен быть отсоединен для
предотвращения появления токов, циркулирующих между параллельными источниками питания
(см. Рисунки 2 и 3).
2.5 Нейтральный и защитный проводники
84 Электрические устройства
ADVLOC0702MAN08ARU
2.5 Нейтральный и защитный проводники
2 Защита фидеров
L1
L2
L3
PEN
PE
L1
L2
L3
1SDC010014F0001
ПРИМЕЧАНИЕ
Показанное
применение
3-х полюсных
выключателей в
системе трехфазного
питания с резервным
источником является
недопустимым,
т.к. блуждающие
токи генерируют
электромагнитные поля
Рисунок 3: Недопустимое использование 3-х полюсных выключателей в
системе с резервным источником питания
Система IT:
Стандарт не рекомендует установку нейтрального проводника в системах IT.
Если нейтральный проводник распределен, необходимо контролировать появление сверхтока в
нейтральном проводнике каждой цепи с целью разъединения всех проводников под напряжением
соответствующей цепи, включая нейтральный (нейтральный проводник защищен и отсоединен).
Нет необходимости контроля сверхтоков в нейтральном проводнике в следующих случаях:
• нейтральный проводник защищен от короткого замыкания вышерасположенным защитным
устройством;
• цепь защищена устройством дифференциального тока с номинальным дифференциальным током,
составляющим 0,15 х In•N в сравнении с нагрузочной способностью соответствующего нейтрального
проводника. Это устройство должно отключить все проводники под напряжением, в том числе
нейтральный.
Во всех распределительных системах, в случае необходимости, коммутация нейтрального проводника
должна гарантировать, что:
• нейтральный проводник не отсоединяется раньше фазного;
• нейтральный проводник подключается одновременно или раньше фазного.
85
Электрические устройства
ADVLOC0702MAN08ARU
2.5 Нейтральный и защитный проводники
2 Защита фидеров
1SDC010013F0201
* в системах TT
нейтральный проводник
должен быть отсоединен
да
да
нет
нет
нет
дада
нет
да
нет
нет
да
≥S
N
S?
НАЧАЛО
Имеется
вышерасположенная
защита нейтрали?
Система TT/TN?
Цепь защищена
аппаратом
диф. тока с IΔn ≤ 0,15 x
Нагруз. способн.
нейтрали по току?
Нейтраль защищена
устройством защ. от
КЗ фазного проводника?
Макс. ток нейтрали
<
Нагруз. способность
нейтрали (Iz)?
Нужно:
определить ток нейтрали,
чтобы разомкнуть все контакты
(фаза и нейтраль)
Нужно:
- разомкнуть все контакты
(фаза и нейтраль)
Не нужно:
- определять ток нейтрали
Нужно:
- разомкнуть контакты фазы
Не нужно:
-определять сверхток нейтрали;
- размыкать нейтральный контакт.
Нужно:
- определить ток нейтрали;
- разомкнуть контакты фазы;
Не нужно:
- размыкать контакт нейтрали
Не нужно:
- наличие устройства
размыкания нейтрали.*
Нейтраль не должна отключаться раньше фазных проводников
Нейтраль должна повторно подключаться одновременно с фазными
проводниками или раньше их.
86 Электрические устройства
ADVLOC0702MAN08ARU
2.5 Нейтральный и защитный проводники
2 Защита фидеров
Определение минимального сечения нейтрального проводника
Нейтральный проводник, при его наличии, должен иметь такое же поперечное
сечение, как и фазный проводник:
• в однофазных двухпроводных цепях с любым поперечным сечением;
• в многофазных и однофазных трехпроводных цепях, когда размер линейных
проводников меньше или равен 16 мм
2
для медных проводников или 25 мм
2
для алюминиевых.
1
Поперечное сечение нейтрального проводника может быть меньше сечения
фазного проводника, когда поперечное сечение фазного проводника больше
16 мм
2
для медных кабелей или 25 мм
2
для алюминиевых, при соблюдении
двух следующих условий:
• сечение нейтрального проводника, по меньшей мере, 16 мм
2
для медных
проводников или 25 мм
2
для алюминиевых;
• нет значительных гармонических искажений тока нагрузки. Если
присутствуют значительные гармонические искажения (содержание
гармоник выше 10%), как, например, в оборудовании с газоразрядными
лампами, сечение нейтрального провода не может быть меньше сечения
фазных проводников.
Таблица 1: Минимальное поперечное сечение нейтрального
проводника
Поперечноe сеч. фазы Мин. поперечное сеч. нейтрали
S [мм
2
] S
N
[мм
2
]
Однофазные/двухфазные цепи
Cu/Al Любое S
*
Трехфазные цепи S ≤ 16 S
*
Cu S > 16 16
Трехфазные цепи S ≤ 25 S
*
Al S > 25 25
*
Для систем TN-C стандартами определено минимальное поперечное сечение 10 мм
2
для медных и 16 мм
2
для алюминиевых проводников.
1
Размеры поперечного сечения фазных проводников должно быть определено в
соответствии с предписаниями раздела 2.2.1. «Нагрузочная способность и способы
прокладки».
87
Электрические устройства
ADVLOC0702MAN08ARU
2.5 Нейтральный и защитный проводники
2 Защита фидеров
k
tI
S
PE
2
=
(1)
1SDC010014F0201
2
2
S
.
1
k
16
1
.
k
2
k
1
Sk
.
2
k
S ≤ 16
S
16 < S 35
16
*
S > 35
2
S
*
2
.
2
k
Поперечное сечение линейного
проводника
S [мм ]
Минимальное поперечное сечение соответствующего защитного
проводника
[мм ]
Если защитный и линейный проводники
выполнены из одного материала
Если защитный и линейный проводники выполнены
из разных материалов
Где
k1 – значение k для линейного проводника, выбранное из Таблицы 1 главы 2.4 в соответствии с
материалами проводника и изолятора;
k2 – значение k для защитного проводника.
* Для проводника PEN допускается уменьшение сечения только в соответствии с правилами
определения размеров нейтрального проводника.
≤
Защитный проводник
Определение минимальных поперечных сечений
Минимальное поперечное сечение защитного проводника может быть определено с
использованием следующей таблицы:
Таблица 2: Поперечное сечение защитного проводника
Для более точного расчета в случае, если защитный проводник подвергается адиабатическому
нагреву от начальной известной температуры до конечной определенной температуры (применимо
для времени устранения аварии не более 5 с), минимальное поперечное сечение защитного
проводника S
PE
может быть определено с использованием следующей формулы:
где:
• S
PE
- поперечное сечение защитного проводника [мм
2
];
• I – среднеквадратичное значение тока, протекающего через защитный проводник в случае аварии
с низким полным сопротивлением [A];
• t – время срабатывания защитного устройства [c];
88 Электрические устройства
ADVLOC0702MAN08ARU
2.5 Нейтральный и защитный проводники
2 Защита фидеров
Таблица 3: Значения k для изолированных защитных проводников, не входящих в
кабели и не связанных с другими кабелями
1SDC010015F0201
C
b
Сталь
Конечная
30
30
30
30
30
30
160/140
a
143/133
a
250
200
220
350
143/133
a
143/133
a
176
159
168
201
95/88
a
95/88
a
116
105
110
133
52/49
a
52/49
a
64
58
60
73
a
2
b
Изоляция провода
Температура
°
Начальная
Материал проводника
Медь
Алюминий
Значения k
70 °C ПВХ
90 °C ПВХ
90 °C термоусадочная
90 °C каучук
85 °C каучук
Силиконовый каучук
Меньшее значение относится к проводникам с изоляцией ПВХ с поперечным сечением более 300 мм.
Температурные пределы для разных типов изоляции приведены в МЭК 60724.
Таблица 4: Значения k для защитных проводников в виде жилы, встроенной в
кабель или связанной с другими кабелями, или изолированных проводников
1SDC010015F0201
Сталь
70
90
90
60
85
180
160/140
a
160/140
a
250
200
220
350
115/103
a
100/86
a
143
141
134
132
76/68
a
66/57
a
94
93
89
87
42/37
a
36/31
a
52
51
48
47
a
2
b
Изоляция проводника
Температура °C
b
Начальная
Конечная
Материал проводника
Медь
Алюминий
Значения k
70 °C ПВХ
90 °C ПВХ
90 °C термоусадочная
90 °C каучук
85 °C каучук
Силиконовый каучук
Меньшее значение относится к проводникам с изоляцией ПВХ с поперечным сечением более 300 мм.
Температурные пределы для разных типов изоляции приведены в МЭК 60724.
• k - постоянная, зависящая от материала защитного проводника, типа изоляции, начальной и
конечной температуры. Наиболее распространенные значения приведены в Таблицах 3 и 4.