Приложение А (справочное). Защита от сверхтока проводников, соединенных параллельно

Приложение А
(справочное)

Защита от сверхтока проводников, соединенных параллельно

А.1 Введение

Защита от сверхтока проводников, соединенных параллельно, должна обеспечить соответствующую защиту для всех параллельных проводников. Для двух параллельных проводников с одинаковым поперечным сечением, длиной и способом монтажа и с примерно равными токами требования по обеспечению защиты от сверхтока вполне очевидны. При более сложном расположении проводников особое внимание должно быть уделено неравномерному распределению тока между проводниками и различным вариантам протекания токов повреждения. В этом приложении даются необходимые указания.

Примечание - Более подробно метод вычисления тока между параллельными проводниками приведен в МЭК 60287-1-3 [2].

А.2 Защита от перегрузки проводников, соединенных параллельно

Когда перегрузка происходит в цепи, содержащей параллельные проводники многожильных кабелей, ток в каждом проводнике может увеличиться в одинаковой пропорции. При условии, что общий ток одинаково распределен по параллельно соединенным проводникам, общее защитное устройство может обеспечить защиту всех проводников. Длительно допустимый ток проводников, соединенных параллельно, равен сумме длительно допустимых токов с соответствующими групповыми и другими поправочными коэффициентами.

Распределение тока между параллельными кабелями является функцией импеданса кабелей. Для больших одножильных кабелей реактивная составляющая больше чем активная и имеет существенное влияние на распределение токов. Реактивная составляющая зависит от относительного физического расположения каждого кабеля. Если, например, цепь состоит из двух больших кабелей на фазу, имеющих ту же самую длину, конструкцию и площадь поперечного сечения и расположенных параллельно, но с неблагоприятным взаимным расположением (то есть кабели одной и той же фазы, сгруппированные вместе), распределение токов может составить 70%/30%, а не 50%/50%.

Там, где различие в импедансе между параллельными проводниками вызывает неравномерное распределение токов, например больше чем 10%, расчетный ток и требования для защиты от перегрузки для каждого проводника следует рассмотреть индивидуально.

Расчетный ток каждого проводника может быть вычислен в зависимости от полного тока и импеданса каждого проводника.

Для m проводников, соединенных параллельно, расчетный ток для каждого k проводника может быть вычислен по формуле

, (А.1)

где - расчетный ток цепи;

- расчетный ток k-го проводника;

- импеданс k-го проводника;

- импеданс проводников от 1 до m соответственно.

Для параллельно соединенных проводников сечением 120 и более расчетный ток для каждого k проводника может быть вычислен по формуле

, (A.2)

где - площадь поперечного сечения проводника k;

- площадь поперечного сечения проводников.

В случае одножильных кабелей импеданс является функцией некоторых характеристик выбранного кабеля таких как, например, является ли кабель бронированным или небронированным. Методы для вычисления импеданса приведены в МЭК 60287-1-3 [2]. Распределение токов между параллельными кабелями рекомендуется проверять измерением.

Расчетный ток как часть из уравнения (1) согласно 433.1 должен удовлетворять следующему условию:

(А.3)

Значение, используемое для из 433.1 для уравнений (1) и (2), является также длительно допустимым током всех проводников , если защитное устройство от перегрузки установлено для каждого проводника (см. рисунок А.1). Следовательно,

(A.4)

или сумма длительно допустимых токов всех проводников, если используется общее защитное устройство для проводников, соединенных параллельно (см. рисунок А.2), следовательно

, (A.5)

где - номинальный ток защитного устройства для проводника k;

- длительно допустимый ток проводника k;

- номинальный ток защитного устройства;

- сумма длительно допустимых токов m проводников, соединенных параллельно.

Примечание - Для шинопроводов информация должна быть получена от производителя или принята согласно МЭК 60439-2 [4].

А.3 Защита от короткого замыкания проводников, соединенных параллельно

Там, где проводники соединяются параллельно, воздействие токов короткого замыкания следует рассматривать с учетом места установки защитного устройства.

Отдельные проводники при параллельном соединении могут оказаться незащищенными при использовании общего защитного устройства, в связи с чем должны быть рассмотрены другие варианты установки защитного устройства. Варианты установки защитных устройств могут включать установку отдельных защитных устройств для каждого проводника, установку защитных устройств, как со стороны питания, так и со стороны нагрузки параллельных проводников и объединенные защитные устройства со стороны питания. Определение конкретного варианта установки защиты зависит от вероятностных видов повреждений.

Там, где проводники соединяются параллельно, возможные пути токов повреждения могут привести к продолжительной подаче питания с другой стороны в точку повреждения. Это может относиться к случаю установки защиты от токов короткого замыкания, как со стороны питания (s), так и со стороны нагрузки (I) в каждом параллельном проводнике. Эта ситуация иллюстрируется на рисунках 3 и 4.

На рисунке 3 показано, что, если короткое замыкание происходит в параллельном проводнике 3 в точке х, то ток короткого замыкания будет определяться токами в проводниках 1, 2 и 3. Значение тока короткого замыкания и распределение этого тока между защитными устройствами cs и cl будет зависеть от места повреждения. В этом примере было предположено, что самая большая часть тока короткого замыкания будет протекать через защитное устройство cs. На рисунке 3 показано, что после срабатывания cs ток будет продолжать протекать к точке повреждения х через проводники 1 и 2. Поскольку проводники 1 и 2 соединены в параллель, токи через защитные устройства as и bs могут оказаться недостаточными для срабатывания защиты за необходимое время. В этом случае установка защитного устройства cl необходима. При этом ток, протекающий через cl, будет меньше чем ток, который вызвал срабатывание cs.

Если бы отказ был достаточно близок к cl, то защитное устройство cl сработало бы вначале.

Та же самая ситуация возникла бы, если бы отказ произошел в проводниках 1 или 2. В этом случае потребуется установка защитных устройств al и bl.

Вариант установки защитных устройств с обоих концов имеет два недостатка по сравнению с методом с установкой защитных устройств только со стороны источника питания. Во-первых, если замыкание в точке х отключено устройствами защиты cs и cl, то цепь будет продолжать работать с нагрузкой, отнесенной к проводникам 1 и 2, в связи с чем замыкание и последующая перегрузка проводников 1 и 2 не могут быть обнаружены, в зависимости от импеданса цепи замыкания.

Во-вторых, в случае короткого замыкания в точке х может остаться подпитка со стороны устройства защиты cl, оставляя состояние подпитки точки повреждения с этой стороны и невозможности обнаружения неисправности.

Имеется возможность замены шести защитных устройств установкой объединенного защитного устройства, установленного со стороны питания (см. рисунок 5). Это предотвратит длительную работу цепи в условиях замыкания.