 |
Расчетно-эксперементальное исследование методов расчета токов КЗ сетях с переходом от системы заземления TN к системе заземления IT при питании от ИБП
|
|
|
|
Для случая питания нагрузки от ИБП статического типа топологии двойного преобразования так же проведен ряд расчетных экспериментов.
На рисунке 4.7 приведена часть схемы электроснабжения ответственного потребителя при питании от ИБП.
Рисунок 4.7 - Схема электроснабжения ответственного потребителя при питании от ИБП статического типа.
В ходе экспериментов изменялись следующие параметры:
1. Мощность ИБП – от 5 до 120 кВА (тип Gutor PXP 3000).
2. Мощность трансформатора Т1 – от 6 до 120 кВА (тип ТРТ).
3. Мощность конечного потребителя соответствует мощности разделительного трансформатора Т2, т.е. трансформатор подбирается таким образом, чтобы к нему подключался один потребитель.
4. В соответствии с мощностью конечного потребителя и мощностью ИБП выбирались соответствующие сечения кабельных линий КЛ1, КЛ2 и номиналы автоматических выключателей.
Мощность ИБП выбиралась таким образом, чтобы она была больше либо равна мощности разделительного трансформатора Т1.
Суммарная длина кабельных линий КЛ1 и КЛ2 варьировалась от 20 до 380 метров с шагом 40 метров, соотношение длин КЛ1 и КЛ2 между собой менялось в процентном соотношении. Варьирование соотношения длин кабелей КЛ1 и КЛ2 проводилось для того, чтобы проверить есть ли зависимость величины тока КЗ в точке К1 в зависимости от соотношения длин кабелей в сетях с разными системами заземления. Марка кабелей ВВГ.
Целью расчетного эксперимента было:
- оценить влияние соотношения длин кабельных линий КЛ1 и КЛ2 на величину тока двухфазного и трехфазного КЗ, при которых должно происходить отключение питания установки;
- вычислить суммарную максимальную длину кабельных линий КЛ1 и КЛ2, при которой будет обеспечиваться защита при косвенном прикосновении.
|
|
|
Необходимо отметить, что расчет однофазного тока КЗ в точке К1 не проводился, так как эта точка находится в сети с системой заземления нейтрали IT, для которой отключение при однофазном замыкание не нужно, соответственно и отстройка аппаратов защиты ведется не от величины тока однофазного замыкания, а от меньшей величины тока междуфазного замыкания (двухфазное и трёхфазное замыкание).
В таблице 4.6 приведены параметры всех элементов схемы, используемые дальше в расчетах.
Таблица 4.6
Параметры, используемые в расчетах.
| № опыта | № подопыта | ИБП, кВА | АВ1, А | КЛ1, мм2 | АВ2, А | Pпотр, кВт | АВ3, А | КЛ2, мм2 |
| 12,5 | 4х2,5 | 12,5 | 3х2,5 | |||||
| 4х4 | 3х4 | |||||||
| 4х10 | 3х10 | |||||||
| 4х16 | 3х16 | |||||||
| 4х16 | 3х16 | |||||||
| 4х25 | 3х25 | |||||||
| 4х35 | 3х35 | |||||||
| 4х35 | 3х35 | |||||||
| 4х70 | 3х70 | |||||||
| 4х70 | 3х70 | |||||||
| 4х185 | 3х185 |
Расчетный эксперимент проводился при использовании программного комплекса «Мathcad Professional».
Исходные данные по сопротивлениям отдельных элементов системы электроснабжения были взяты из соответствующих таблиц [32] или базы данных программы «GUEXPERT».
Расчеты проводились в соответствии с ГОСТ 28249-93 [32].
В таблице 4.7 приведены результаты расчета для опыта 7.1
Таблица 4.7
Результаты расчета токов КЗ для опыта 7.1
| № опыта | Тип ИБП | S, кВА | U, В | Т1 | R1, мОм | X1, мОм | ||
| 7.1 | Gutor PXP 3000 | 5,0 | 0,4 | ТРТ-6000М | 711,11 | 227,67 | ||
| АВ1, АВ2, Iном, А | R1, мОм | X1, мОм | КЛ1, мм2 | RКЛ1.1, мОм/м | XКЛ1.1, мОм/м | RКЛ1.0, мОм/м | XКЛ1.0, мОм/м | |
| 4х2,5 | 7,12 | 0,107 | 28,48 | 0,427 | ||||
| АВ3, Iном, А | R1, мОм | X1, мОм | КЛ2, мм2 | RКЛ1.1, мОм/м | XКЛ1.1, мОм/м | RКЛ1.0, мОм/м | XКЛ1.0, мОм/м | |
| 3х2,5 | 7,12 | 0,107 | 28,48 | 0,427 | ||||
| Lсум, м | ZK1, мОм | Iк2, кА | Iк3, кА | ZK2, мОм | Iк1, кА | IТО, кА | ||
| 1003,46 | 0,20 | 0,23 | 3181,12 | 0,22 | 0,10 | |||
| 1275,45 | 0,16 | 0,18 | 4856,98 | 0,14 | 0,10 | |||
| 1552,05 | 0,13 | 0,15 | 6549,98 | 0,11 | 0,10 | |||
| 1831,18 | 0,11 | 0,13 | 8249,58 | 0,08 | 0,10 | |||
| 2111,83 | 0,09 | 0,11 | 9952,40 | 0,07 | 0,10 | |||
| 2393,47 | 0,08 | 0,10 | 11657,02 | 0,06 | 0,10 | |||
| 2675,79 | 0,07 | 0,09 | 13362,76 | 0,05 | 0,10 | |||
| 2958,59 | 0,07 | 0,08 | 15069,24 | 0,05 | 0,10 | |||
| 3241,74 | 0,06 | 0,07 | 16776,23 | 0,04 | 0,10 | |||
| 3525,17 | 0,06 | 0,07 | 18483,59 | 0,04 | 0,10 |
Результаты всех расчетов сведены в таблицы Приложения 2.
|
|
|
Из результатов расчёта видно, что различные соотношения длин линий КЛ1 и КЛ2 никак не влияют на значения двухфазного и трехфазного тока КЗ в точке присоединения ответственного потребителя. Это связано с тем, что при расчете токов двух- и трёхфазного КЗ нам необходимы только значения сопротивлений прямой последовательности. По кабелям КЛ1 и КЛ2 течет одинаковая мощность при одинаковом напряжении, поэтому для простоты принимаем, что сечения этих кабелей одинаковые и не меняются при переходе с одной системы заземления на другую. Таким образом, и удельное сопротивление прямой последовательности кабелей одинаковое.
В случае питания потребителей от ИБП статического типа в режиме «байпас» расчёт тока проводится аналогично режиму питания через понижающий трансформатор.
В таблице 4.8 приведены суммарные максимальные длины линий КЛ1 и КЛ2, при которых будет обеспечиваться безопасность при косвенном прикосновении при различных мощностях ИБП и потребителя.
Таблица 4.8.
Максимальные длины линий, при которых обеспечивается безопасность при косвенном прикосновении, для различных параметров элементов сети.
| Мощность Тр-ра, кВА | Мощность ИБП, кВА | Lмакс КЛ 1 (TN), м | Lмакс КЛ2 (IT при LTN=0), м | Lмакс КЛ2 (IT при LTN= Lмакс), м |
Выводы к четвертой главе
1. Выявлено ограничение по области применения разделительных трансформаторов и, как следствие, по числу и мощности подключаемых ответственных электроприемников.
2. Обосновано, что разделительный трансформатор необходимо устанавливать таким образом, чтобы требования электробезопасности выполнялись по всей длине питающей линии.
|
|
|
3. Расчетные эксперименты показали, что установка разделительного трансформатора в сети с действующей системой заземления TN позволяет увеличить максимально допустимую длину питающей линии электроприемника, при которой выполняется защита при косвенном прикосновении.
4. Вероятность отключения питающей линии на участке с системой заземления TN выше, чем на участке с изолированной нейтралью, поэтому для ответственных потребителей предпочтительнее устанавливать разделительный трансформатор как можно ближе к шинам цехового трансформатора.
5. Расчетным путем установлена зависимость соотношений предельных длин, при которых обеспечивается защита при косвенном прикосновении, на различных участках сети от мощности разделительного трансформатора.
Заключение
Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:
1. Проанализированы различные системы заземления и сделан вывод о преимуществе применения системы заземления IT при питании ответственных потребителей с точки зрения повышения степени бесперебойности питания.
2. На основании проведенной комплексной оценки мер по повышению надежности и бесперебойности электроснабжения ответственных потребителей разработаны рекомендации по построению и защите сетей до 1 кВ с различными системами заземления нейтрали с возможностью установки источников бесперебойного питания.
3. Проанализированы особенности функционирования ИБП статического типа при внешнем КЗ и сделаны выводы о необходимости учета режима токоограничения и поддержания постоянного выходного напряжения на выходе при расчетах токов КЗ и построении защиты.
4. Разработана методика практической проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в сетях до 1 кВ с системой заземления IT при питании об ИБП статического типа
5. Обосновано использование разделительного трансформатора в качестве средства для перехода из сети с действующей системой заземления TN на сеть с изолированной нейтралью.
|
|
|
6. Расчетные эксперименты показали, что установка разделительного трансформатора в сети с действующей системой заземления TN позволяет увеличить максимально допустимую длину питающей линии электроприемника, при которой выполняется защита при косвенном прикосновении.
7. Предложены рекомендации по установке разделительного трансформатора в случае перехода от сети с системой заземления TN на сеть IT при питании ответственных электроприемников.
8. Разработаны дополнительные алгоритмы и модули для комплекса программ «Выбор кабелей в сетях до 1 кВ» для персональных ЭВМ, предназначенного для автоматизированного выбора сечений токопроводящих жил кабелей по критерию обеспечения защиты при косвенном прикосновении и позволяющего вести расчет для ответственных потребителей.
|
|
|
