Правила устройства электроустановок в вопросах и ответах. Пособие для изучения и подготовки к проверке знаний
Глава 1.3. ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И ПРОВОДНИКОВ
Область применения, общие требования
Вопрос. На какие электрические аппараты и проводники распространяется настоящая глава Правил?
Ответ. Распространяется на методы выбора электрических аппаратов и проводников электроустановок переменного тока частотой 50 Гц, напряжением до и выше 1 кВ по условиям продолжительных режимов (1.3.1).
Вопрос. В чем состоит выбор электрических аппаратов по условиям продолжительных режимов?
Ответ. Состоит в подборе их номинального напряжения по уровню изоляции и номинального тока по допустимому нагреву, плотности тока и условиям короны (1.3.2).
Вопрос. По каким условиям проверяются электрические аппараты и проводники, выбранные по условиям продолжительных режимов?
Ответ. Проверяются по условиям КЗ. Проводники кроме того проверяются по падению напряжения на полной длине проводников. Если тип аппарата или сечение проводника, выбранное по условиям продолжительного режима, не удовлетворяет какому-либо из указанных условий проверки, то должно приниматься решение, удовлетворяющее всем условиям (1.3.3).
Выбор электрических аппаратов по условиям продолжительности режимов и сечений проводников по нагреву в этих режимах
Вопрос. По каким параметрам выбираются все электрические аппараты?
Ответ. Выбираются по номинальному напряжению и номинальному току. При этом номинальное напряжение каждого аппарата должно соответствовать или быть больше (последнее не относится к трансформаторам напряжения – ТН) наибольшего рабочего напряжения электроустановки.
Токоведущие части электрических аппаратов и проводники любого назначения выбираются по условию их предельно допустимого нагрева при продолжительных режимах (не только нормальных, но и послеаварийных), а также режимов в периоды ремонтов и возможного при этом неравномерного распределения токов между линиями, секциями шин и т. п. Выполнение этого условия обеспечивается путем надлежащего выбора номинального тока каждого аппарата и сечения любого проводника, исходя из расчетного тока. При этом за расчетный ток принимается получасовой максимум тока, наибольший из средних получасовых токов данного элемента сети (1.3.4).
Вопрос. Какой ток принимается в качестве расчетного тока для выбора номинального тока аппаратов и сечения проводников по нагреву при повторно-кратковременном и кратковременном режимах работы электроприемников (с общей продолжительностью цикла до 10 мин и продолжительностью рабочего периода не более 4 мин)?
Ответ. Принимается ток, приведенный к эквивалентному продолжительному периоду. При этом:
для медных проводников сечением до 6 мм2 и для алюминиевых проводников до 10 мм2 расчетный ток принимается как для электроустановок с продолжительным режимом работы;
для медных проводников сечением более 6 мм2 и для алюминиевых проводников более 10 мм2 расчетный ток определяется умножением продолжительно допустимого тока на коэффициент
где Тп.в. – выраженная в относительных единицах продолжительность рабочего периода (продолжительность этого периода в долях продолжительности цикла) (1.3.5).
Вопрос. По каким нормам определяются наибольшие допустимые токи при кратковременном режиме работы электроприемников с продолжительностью рабочего периода не более 4 мин и с перерывами между включениями, достаточными для охлаждения проводников до температуры окружающей среды?
Ответ. Определяются по нормам повторно-кратковременного режима (см. 1.3.5). При продолжительности рабочего периода более 4 мин, а также при перерывах между включениями недостаточной продолжительности наибольшие допустимые токи определяются как для электроустановок с продолжительным режимом работы (1.3.6).
Вопрос. Какие перегрузки допускаются для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, несущих нагрузки меньше номинальных?
Ответ. Допускаются кратковременные перегрузки, указанные в табл. 1.3.1 (1.3.7).
Таблица 1.3.1
Кратковременные допустимые перегрузки для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией
Вопрос. Какие перегрузки допускаются для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на период ликвидации послеаварийного режима?
Ответ. Допускаются перегрузки до 17 % номинальной при их прокладке в земле и до 20 % при прокладке на воздухе, а для кабелей с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката и полиэтилена – до 10 % при их прокладке в земле и на воздухе на время максимумов нагрузки, если их продолжительность не превышает номинальной. Общая продолжительность перегрузок кабелей в послеаварийных режимах допускается в течение не более 1000 ч за срок службы кабелей.
На период ликвидации послеаварийного режима, но не более чем в течение 5 суток для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной изоляцией допускаются перегрузки в пределах, указанных в табл. 1.3.2.
Перегрузка КЛ напряжением 20 кВ и более не допускается (1.3.8).
Таблица 1.3.2
Допустимые перегрузки на период ликвидации послеаварийного режима для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией
Вопрос. Из какого расчета принимаются продолжительно допустимые токи для кабелей, проложенных в земле?
Ответ. Принимаются из расчета, что удельное тепловое сопротивление земли составляет 1,2 м-К/Вт. Если это сопротивление отличается от 1,2 м-К/Вт, то к продолжительно допустимым токам применяются поправочные коэффициенты, указанные в табл. 1.3.4 (1.3.11).
Таблица 1.3.4
Поправочные коэффициенты на продолжительно допустимые токи для кабелей, проложенных в земле, в зависимости от удельного теплового сопротивления земли
Вопрос. Как определяются продолжительно допустимые токи для одиночных кабелей, прокладываемых в трубах в земле?
Ответ. Определяются путем умножения продолжительно допустимых токов для этих кабелей на коэффициент 0,85 (1.3.12).
Вопрос. На каком участке кабельной трассы принимаются продолжительно допустимые токи при смешанной прокладке кабелей?
Ответ. Принимаются для участка трассы с наихудшими условиями охлаждения, если его длина превышает 10 м. В указанных случаях рекомендуется применять кабельные вставки большего сечения (1.3.13).
Вопрос. Как учесть изменение продолжительно допустимых токов при прокладке нескольких кабелей в земле, а также в трубах в земле?
Ответ. В этих случаях продолжительно допустимые токи уменьшаются путем введения коэффициентов, величины которых табулированы в Правилах.
Прокладка нескольких кабелей в земле с расстояниями между осями менее 100 мм не рекомендуется (1.3.14).
Продолжительно допустимые токи для проводов, шнуров и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией
Вопрос. Исходя из каких условий приняты продолжительно допустимые токи для проводов и шнуров с резиновой или поливинилхлоридной изоляцией, самонесущих изолированных проводов (СИП), проводов с защитной оболочкой напряжением 6-20 кВ и кабелей напряжением до 10 кВ с пластмассовой изоляцией?
Ответ. Приняты исходя из температуры окружающего воздуха +25 °C и земли +15 °C и из следующих продолжительно допустимых температур нагрева жил, °С:
Величины продолжительно допустимых токов для проводов, шнуров и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией табулированы в Правилах (1.3.16).
Продолжительно допустимые токи для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией
Вопрос. С учетом каких факторов принимаются продолжительно допустимые токи для кабелей напряжением до 35 кВ с изоляцией из пропитанной кабельной бумаги?
Ответ. Принимаются с учетом температуры окружающего воздуха +25 °C и земли +15 °C и в соответствии с нормированными значениями допустимых температур нагрева их токопроводящих жил в продолжительных режимах. Эти значения зависят от номинального напряжения кабеля и качества состава, используемого для пропитки изоляции, и составляют, °С:
кабели на напряжение до 1 кВ – 80;
кабели с изоляцией, пропитанной вязкими составами,
содержащими полиэтиленовый воск в качестве загустителя,
на напряжение, кВ:
6 – 65
10 – 60
35 – 50;
кабели с изоляцией, пропитанной нестекающим составом или вязким масло-канифольным составом, содержащим не менее 25 % канифоли, на напряжение, кВ:
6 – 80
10 – 70
35 – 65 (1.3.18).
Вопрос. Из какого расчета принимаются продолжительно допустимые токи для кабелей, проложенных в земле?
Ответ. Принимаются из расчета прокладки в траншее на глубине 0,7–0,8 м не более одного кабеля при температуре земли +15 °C и удельном тепловом сопротивлении земли 1,2 м-К/Вт. Значения продолжительно допустимых токов для кабелей, проложенных в земле, а также для кабелей, проложенных на воздухе, табулированы в Правилах (1.3.19, 1.3.20).
Вопрос. Из какого расчета принимаются продолжительно допустимые токи для кабелей, проложенных на воздухе, внутри и вне зданий?
Ответ. Продолжительно допустимые токи при температуре воздуха +25 °C табулированы в Правилах (1.3.21).
Вопрос. Как допускается определять продолжительно допустимые токи для кабелей, прокладываемых в блоках?
Ответ. Допускается определять по приведенной в Правилах эмпирической формуле (1.3.22).
Вопрос. Как рассчитываются продолжительно допустимые токи для кабелей, прокладываемых в двух рядом лежащих (параллельных) блоках одинаковой конфигурации?
Ответ. Уменьшаются путем умножения на коэффициенты, выбираемые в зависимости от расстояния между блоками:
(1.3.23).
Продолжительно допустимые токи для неизолированных проводов и шин
Вопрос. Исходя из какого условия приняты табулированные в Правилах продолжительно допустимые токи для неизолированных проводов и окрашенных шин?
Ответ. Приняты исходя из условия, что допустимая температура их нагрева составляет +70 °C при температуре окружающего воздуха +25 °C.
Для полых алюминиевых проводов марок ПА500 и ПА600 продолжительно допустимый ток составляет:
(1.3.24).
Вопрос. Какие конструктивные решения принимаются при выборе шин?
Ответ. Принимаются конструктивные решения, обеспечивающие наименьшие добавочные потери от поверхностного эффекта и эффекта близости и наилучшие условия охлаждения (уменьшение количества полос в пакете, рациональная конструкция пакета, применение профильных шин и т. п.) (1.3.25).
Выбор сечения проводников по плотности тока
Вопрос. Из какого соотношения определяется целесообразное сечение S, мм2, проводников электроустановок напряжением до 500 кВ?
Ответ. Определяется из соотношения
S = I / Jэкн,
где I – расчетный ток в часы максимума нагрузки электроустановки, А;
Jэкн – рекомендуемое значение плотности тока, А/мм2, для заданных условий работы, выбираемое из табл. 1.3.38 Правил. Использование значений плотности тока, отличных от указанных в табл. 1.3.38, должно быть обосновано.
Расчетный ток определяется исходя из нормального режима работы электроустановки. Увеличение тока в послеаварийных и ремонтных режимах не учитывается. Сечение, полученное в результате указанного расчета, округляется до ближайшего стандартного сечения (1.3.26).
Вопрос. В каких случаях может быть увеличена плотность тока против значений, приведенных в табл. 1.3.38 Правил?
Ответ. Может быть увеличена в kn раз при выборе сечений проводников для электроснабжения n одинаковых, взаиморезервируемых электроприемников (например, насосов водоснабжения, преобразовательных агрегатов и т. д.), т из которых одновременно находятся в работе:
(1.3.27).
Вопрос. Как производится выбор сечений ВЛ и жил КЛ, имеющих промежуточные отборы мощности?
Ответ. Производится для каждого из участков исходя из соответствующих расчетных токов участков. При этом для соседних участков допускается применять провода одинакового сечения, соответствующего сечению для наиболее протяженного участка, если разница между значениями сечения для этих участков находится в пределах одной ступени по шкале стандартных сечений. Сечения проводов на ответвлениях длиной до 1 км принимаются такими же, как на ВЛ, от которой производится ответвление (1.3.28).
Вопрос. По какому условию проверяется сечение проводов линий электропередачи напряжением 6-20 кВ, выбранное с использованием приведенных в табл. 1.3.38 значений плотности тока?
Ответ. Проверяется по допустимому отклонению напряжения у приемников электроэнергии с учетом применяемых средств регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности (1.3.29).
Проверка проводников по условиям короны и радиопомех
Вопрос. В каких случаях проводники проверяются по условиям образования короны?
Ответ. Проверяются при напряжениях 35 кВ и выше с учетом среднегодовых значений плотности и температуры воздуха на высоте расположения данной электроустановки над уровнем моря, радиуса проводников, а также их коэффициентов негладкости (1.3.30).
Вопрос. Какой принимается при проверке по условиям короны наибольшая напряженность электрического поля у поверхности любого из проводников, определенная при наибольшем рабочем напряжении?
Ответ. Принимается не более 0,9 начальной напряженности электрического поля, соответствующей появлению общей короны.
Уровень радиопомех от короны на проводах принимается не более допустимых действующими государственными стандартами значений (1.3.30).
Глава 1.4. ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И ПРОВОДНИКОВ ПО УСЛОВИЯМ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Область применения
Вопрос. На какие методы проверки электрических аппаратов и проводников распространяется настоящая глава Правил?
Ответ. Распространяется на методы проверки электрических аппаратов и проводников электроустановок переменного тока частотой 50 Гц напряжением до и выше 1 кВ по условиям КЗ и содержит расчетные условия КЗ, виды проверок аппаратов и проводников в зависимости от их назначения, конструкции, места установки и способа прокладки, а также порядок выполнения проверок (1.4.1).
Общие требования
Вопрос. Какие виды проверок по условиям КЗ применяются в электроустановках напряжением выше 1 кВ?
Ответ. В электроустановках напряжением выше 1 кВ по условиям КЗ проверяются:
на электродинамическую стойкость – электрические аппараты, токопроводы, жесткие шины, гибкие провода ВЛ, гибкие шины ОРУ и ЗРУ, вводы, герметичные кабельные проходки, кабельные муфты, а также опорные и несущие конструкции для проводников. Проверка гибких проводов ВЛ и гибких шин РУ на электродинамическую стойкость заключается в определении дополнительных тяжений в проводниках при КЗ, а при ударном токе КЗ 50 кА и более – дополнительно в проверке проводов разных фаз на невозможность схлестывания или опасного (с точки зрения пробоя) сближения;
на термическую стойкость – электрические аппараты, вводы, герметичные кабельные проходки, кабельные муфты, кабели (как жилы, так и экраны – при их наличии), токопроводы, защищенные провода, шины, а также провода ВЛ, оборудованных устройствами автоматического повторного включения (АПВ);
на коммутационную способность – электрические аппараты, предназначенные для отключения и включения электрических цепей;
на невозгораемость – кабели и изолированные проводники (1.4.4).
Вопрос. Какие виды проверок по условиям КЗ применяются в электроустановках напряжением до 1 кВ?
Ответ. В электроустановках напряжением до 1 кВ по условиям КЗ проверяются:
на электродинамическую стойкость – токопроводы, ошиновка РУ и щитов, сборок и распределительных пунктов, а также коммутационные аппараты, установленные в распределительных щитах, силовых сборках и силовых шкафах;
на термическую стойкость – автоматические выключатели, СИП и кабели с бумажной и пластмассовой изоляцией, за исключением кабелей, защищенных автоматическими выключателями, если последние выбраны по условию обеспечения работы токовой отсечки при повреждении в конце защищаемой КЛ;
на коммутационную способность – предохранители и автоматические выключатели. Автоматические выключатели, которые по условиям своей работы могут включать короткозамкнутую цепь, должны обладать способностью производить эти операции при всех возможных токах КЗ;
на невозгораемость – кабели и изолированные проводники (1.4.5).
Вопрос. Какие аппараты и проводники не проверяются по условиям КЗ в электроустановках напряжением выше 1 кВ?
Ответ. По условиям КЗ не проверяются:
на электродинамическую стойкость – кабели, а также электрические аппараты и проводники, защищенные предохранителями с плавкими вставками на номинальный ток до 60 А;
на термическую стойкость – электрические аппараты и проводники, защищенные предохранителями, независимо от номинального тока и типа предохранителей, если их отключающая способность выбрана в соответствии с требованиями настоящих Правил и они способны отключать наименьший возможный аварийный ток в данной цепи, а также провода ВЛ, не оборудованных устройствами АПВ;
на электродинамическую и термическую стойкость:
а) проводники в цепях, подключенных к индивидуальным электроприемникам, а также к трансформаторам промышленных предприятий суммарной мощностью до 2,5 МВ·А и с высшим напряжением до 20 кВ, если соблюдены одновременно следующие условия:
в электрической или технологической части предусмотрена необходимая степень резервирования, причем последнее выполнено так, что отключение указанных электроприемников не вызывает нарушения технологического процесса;
повреждение проводника при КЗ не может вызвать взрыва или пожара;
возможна замена проводника без значительных затруднений;
б) проводники в цепях, присоединенных к отдельным распределительным пунктам (с общей установленной мощностью потребителей до 0,5 МВт);
в) трансформаторы тока (ТТ), установленные в цепях напряжением до 20 кВ силовых трансформаторов, электродвигателей или реактированных линий, если по условиям КЗ требуется такое завышение их коэффициентов трансформации, при котором не может быть обеспечен необходимый класс точности; при этом на стороне высшего напряжения силовых трансформаторов рекомендуется избегать применения ТТ, не отвечающих требованиям стойкости к току КЗ.
г) аппараты и шины цепей ТН при расположении их в отдельной камере (1.4.6).
Вопрос. Какие аппараты и проводники не проверяются по условиям КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ?
Ответ. Не проверяются по условиям КЗ ТТ, а также аппараты и проводники вторичных цепей (1.4.7).
Вопрос. Что принимается в качестве расчетного вида КЗ в электроустановках?
Ответ. Принимается:
трехфазное КЗ – при проверке на электродинамическую стойкость электрических аппаратов и жестких шин с относящимися к ним поддерживающими и опорными конструкциями;
трехфазное КЗ, а на генераторном напряжении электростанций – трехфазное или двухфазное КЗ, в зависимости от того, какое из них приводит к большему термическому воздействию тока КЗ, – при проверке на термическую стойкость электрических аппаратов и проводников;
трехфазное или однофазное КЗ (в сетях с глухо или эффективно заземленной нейтралью), в зависимости от того, какое из них приводит к большему току КЗ в расчетный момент времени – при проверке электрических аппаратов на коммутационную способность;
двухфазное КЗ – при проверке гибких проводников ВЛ и гибких шин РУ на возможность сближения проводников разных фаз, опасного в отношении пробоя (1.4.9).
Вопрос. Какая точка на расчетной схеме электроустановки выбирается в качестве расчетной?
Ответ. Выбирается такая точка, при КЗ в которой электрические аппараты и проводники соответствующей цепи находятся в наиболее тяжелых условиях. Случаи одновременного замыкания на землю различных фаз в двух разных точках электроустановки допускается не учитывать (1.4.10).
Вопрос. Какое время принимается в качестве расчетной продолжительности КЗ при проверке электрических аппаратов и проводников на термическую стойкость при КЗ?
Ответ. Принимается минимально возможное время воздействия тока КЗ, определяемое путем сложения времени действия основной защиты присоединения (с учетом действия АПВ), установленной у ближайшего к месту КЗ выключателя, и полного времени отключения этого выключателя.
При наличии зоны нечувствительности у основной защиты (по току, напряжению, сопротивлению и т. д.) термическую стойкость электрических аппаратов и проводников дополнительно проверяют, определяя расчетную продолжительность КЗ путем сложения времени действия защиты, реагирующей на повреждение в этой зоне, и полного времени отключения выключателя. При этом в качестве расчетного тока КЗ принимается его максимальное значение, соответствующее этому месту повреждения.
При проверке выключателей напряжением выше 1 кВ на отключающую способность в качестве расчетной продолжительности КЗ принимается собственное время выключателя с добавлением 0,01 с.
При проверке кабелей и других изолированных проводников на невозгораемость при КЗ расчетная продолжительность КЗ определяется путем сложения времени действия резервной защиты, установленной у ближайшего к месту КЗ выключателя, и полного времени отключения выключателя (1.4.12).