ПУЭ РК — 1.4. Выбор электрических аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания

Глава 4. Выбор электрических аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания

Параграф 1. Область применения

64. Настоящая глава распространяется на выбор и применение по условиям КЗ электрических аппаратов и проводников в электроустановках переменного тока частотой 50 Гц.

Параграф 2. Общие требования

65. По режиму КЗ должны проверяться:

1) в электроустановках выше 1 кВ:

электрические аппараты, токопроводы, кабели и другие проводники, а также опорные и несущие конструкции для них;

воздушные линии электропередачи при ударном токе КЗ 50 килоампер (далее – кА) и более для предупреждения схлестывания проводов при динамическом действии токов КЗ.

Для линий с расщепленными проводами должны быть проверены расстояния между распорками расщепленных проводов для предупреждения повреждения распорок и проводов при схлестывании.

Провода ВЛ, оборудованные устройствами быстродействующего автоматического повторного включения, проверяются и на термическую стойкость;

2) в электроустановках до 1 кВ – распределительные щиты, токопроводы и силовые шкафы. Трансформаторы тока по режиму КЗ не проверяются.

Аппараты, которые предназначены для отключения токов КЗ или могут по условиям своей работы включать короткозамкнутую цепь, должны, обладать способностью производить эти операции при всех возможных токах КЗ.

Стойкими при токах КЗ являются те аппараты и проводники, которые при расчетных условиях выдерживают воздействия этих токов, не подвергаясь электрическим, механическим и иным разрушениям или деформациям, препятствующим их дальнейшей нормальной эксплуатации.

66. По режиму КЗ при напряжении выше 1 кВ не проверяются:

1) аппараты и проводники, защищенные плавкими предохранителями с вставками на номинальный ток до 60 А, – по электродинамической стойкости;

2) аппараты и проводники, защищенные плавкими предохранителями независимо от их номинального тока и типа, – по термической стойкости.

Цепь считается защищенной плавким предохранителем, если его отключающая способность выбрана в соответствии с требованиями настоящих Правил, и он способен отключить наименьший возможный аварийный ток в данной цепи;

3) проводники в цепях к индивидуальным электроприемникам, в том числе к цеховым трансформаторам общей мощностью до 2,5 мегавольтампер (далее – МВА) и с высшим напряжением до 20 кВ, если соблюдены одновременно следующие условия:

в электрической или технологической части предусмотрена необходимая степень резервирования, выполненного так, что отключение указанных электроприемников не вызывает расстройства технологического процесса;

повреждение проводника при КЗ не вызывает взрыва или пожара;

возможна замена проводника без значительных затруднений;

4) проводники к индивидуальным электроприемникам, указанным в подпункте 3) настоящего пункта, а также к отдельным небольшим распределительным пунктам, если такие электроприемники и распределительные пункты являются неответственными по своему назначению и если повреждение проводника при КЗ не вызывает взрыва или пожара;

5) трансформаторы тока в цепях до 20 кВ, питающих трансформаторы или реактированные линии, в случаях, когда выбор трансформаторов тока по условиям КЗ требует такого завышения коэффициентов трансформации, при котором не может быть обеспечен необходимый класс точностей присоединенных измерительных приборов, при этом на стороне высшего напряжения в цепях силовых трансформаторов необходимо избегать применения трансформаторов тока, не стойких к току КЗ, а приборы учета необходимо присоединять к трансформаторам тока на стороне низшего напряжения;

6) неизолированные провода ВЛ не проверяются по токам КЗ. Самонесущие изолированные провода (далее – СИП), ВЛЗ – проверяются по термической устойчивости к токам КЗ;

7) аппараты и шины цепей трансформаторов напряжения при расположении их в отдельной камере или за добавочным резистором, встроенным в предохранитель или установленным отдельно.

67. При выборе расчетной схемы для определения токов КЗ исходить из предусматриваемых для данной электроустановки условий длительной ее работы и не считаться с кратковременными видоизменениями схемы этой электроустановки, которые не предусмотрены для длительной эксплуатации. Ремонтные и послеаварийные режимы работы электроустановки к кратковременным изменениям схемы не относятся.

Расчетная схема должна учитывать перспективу развития внешних сетей и генерирующих источников, с которыми электрически связывается рассматриваемая установка, не менее чем на 5 лет от запланированного срока ввода ее в эксплуатацию.

При этом, допустимо вести расчет токов КЗ приближенно для начального момента КЗ.

68. В качестве расчетного вида КЗ принимается:

1) для определения электродинамической стойкости аппаратов и жестких шин с относящимися к ним поддерживающими и опорными конструкциями – трехфазное КЗ;

2) для определения термической стойкости аппаратов и проводников – трехфазное КЗ, на генераторном напряжении электростанций – трехфазное или двухфазное в зависимости от того, какое из них приводит к большему нагреву;

3) для выбора аппаратов по коммутационной способности – по большему из значений, получаемых для случаев трехфазного и однофазного КЗ на землю (в сетях с большими токами замыкания на землю), если выключатель характеризуется двумя значениями коммутационной способности – трехфазной и однофазной – соответственно по обоим значениям.

69. Расчетный ток КЗ определяется, исходя из условия повреждения в такой точке рассматриваемой цепи, при КЗ в которой аппараты и проводники этой цепи находятся в наиболее тяжелых условиях. Со случаями одновременного замыкания на землю различных фаз в двух разных точках схемы допустимо не считаться.

70. На реактированных линиях в закрытых распределительных устройствах проводники и аппараты, расположенные до реактора и отделенные от питающих сборных шин (на ответвлениях от линий – от элементов основной цепи) разделяющими полками, перекрытиями, выбираются по току КЗ за реактором, если последний расположен в том же здании и соединение выполнено шинами.

Шинные ответвления от сборных шин до разделяющих полок и проходные изоляторы в последних должны быть выбраны исходя из КЗ до реактора.

71. При расчете термической стойкости в качестве расчетного времени принимается сумма времен, получаемая от сложения времени действия основной защиты (с учетом действия АП3), установленной у ближайшего к месту КЗ выключателя, и полного времени отключения этого выключателя (включая время горения дуги).

При наличии зоны нечувствительности у основной защиты (по току, напряжению, сопротивлению) термическую стойкость необходимо дополнительно проверять, исходя из времени действия защиты, реагирующей на повреждение в этой зоне, плюс полное время отключения выключателя. При этом, в качестве расчетного тока КЗ принимается то значение, которое соответствует этому месту повреждения.

Аппаратура и токопроводы, применяемые в цепях генераторов мощностью 60 мегаватт (далее – МВт) и более, а также в цепях блоков генератор – трансформатор такой же мощности, должны проверяться по термической стойкости, исходя из времени прохождения тока КЗ 4 секунды (далее - сек).

Параграф 3. Определение токов короткого замыкания для выбора аппаратов и проводников

72. В электроустановках до 1 кВ и выше при определении токов КЗ для выбора аппаратов и проводников и определения воздействия на несущие конструкции исходить из следующего:

1) все источники, участвующие в питании рассматриваемой точки КЗ, работают одновременно с номинальной нагрузкой;

2) все синхронные машины имеют автоматические регуляторы напряжения и устройства форсировки возбуждения;

3) короткое замыкание наступает в такой момент времени, при котором ток КЗ будет иметь наибольшее значение;

4) электродвижущие силы всех источников питания совпадают по фазе;

5) расчетное напряжение каждой ступени принимается на 5 % выше номинального напряжения сети;

6) должно учитываться влияние на токи КЗ присоединенных к данной сети синхронных компенсаторов, синхронных и асинхронных электродвигателей. Влияние асинхронных электродвигателей на токи КЗ не учитывается при мощности электродвигателей до 100 киловатт (далее – кВт) в единице, если электродвигатели отделены от места КЗ одной ступенью трансформации, а также при любой мощности, если они отделены от места КЗ двумя или более ступенями трансформации либо, если ток от них при КЗ поступает к месту КЗ только через те элементы, через которые проходит основной ток КЗ от сети и которые имеют существенное сопротивление (линии, трансформаторы).

73. В электроустановках выше 1 кВ в качестве расчетных сопротивлений принимаются индуктивные сопротивления электрических машин, силовых трансформаторов и автотрансформаторов, реакторов, воздушных и кабельных линий, а также токопроводов. Активное сопротивление учитывается только для ВЛ с проводами малых сечений и стальными проводами, а также для протяженных кабельных сетей малых сечений с большим активным сопротивлением.

74. В электроустановках до 1 кВ в качестве расчетных сопротивлений принимаются индуктивные и активные сопротивления всех элементов цепи, включая активные сопротивления переходных контактов цепи. Допустимо пренебречь сопротивлениями одного вида (активными или индуктивными), если при этом полное сопротивление цепи уменьшается не более чем на 10 %.

75. В случае питания электрических сетей до 1 кВ от понижающих трансформаторов при расчете токов КЗ исходить из условия, что подведенное к трансформатору напряжение неизменно и равно его номинальному напряжению.

76. Элементы цепи, защищенной плавким предохранителем с токоограничивающим действием, проверяются на электродинамическую стойкость по наибольшему мгновенному значению тока КЗ, пропускаемого предохранителем.

Параграф 4. Выбор проводников и изоляторов, проверка несущих конструкций по условиям динамического действия токов короткого замыкания

77. Усилия, действующие на жесткие шины и передающиеся ими на изоляторы и поддерживающие жесткие конструкции, рассчитывать по наибольшему мгновенному значению тока трехфазного КЗ i_у с учетом сдвига между токами в фазах и без учета механических колебаний шинной конструкции. В отдельных случаях могут быть учтены механические колебания шин и шинных конструкций.

Импульсы силы, действующие на гибкие проводники и поддерживающие их изоляторы, выводы и конструкции, рассчитываются по среднеквадратическому (за время прохождения) току двухфазного замыкания между соседними фазами. При расщепленных проводниках и гибких токопроводах взаимодействие токов КЗ в проводниках одной и той же фазы определяется по действующему значению тока трехфазного КЗ.

Гибкие токопроводы должны проверяться на схлестывание.

78. Найденные расчетом в соответствии с пунктом 77 настоящих Правил механические усилия, передающиеся при КЗ жесткими шинами на опорные и проходные изоляторы, должны составить в случае применения одиночных изоляторов не более 60 % соответствующих гарантийных значений наименьшего разрушающего усилия, при спаренных опорных изоляторах – не более 100 % разрушающего усилия одного изолятора.

При применении шин составных профилей (многополосные, из двух швеллеров) механические напряжения находятся как арифметическая сумма напряжений от взаимодействия фаз и взаимодействия элементов каждой шины между собой.

Наибольшие механические напряжения в материале жестких шин не должны превосходить 0,7 временного сопротивления разрыву.

Параграф 5. Выбор проводников по условиям нагрева при коротком замыкании

79. Температура нагрева проводников при КЗ должна быть не выше предельно допустимых значений, указанных в таблице 229 приложения 1 к настоящим Правилам.

80. Проверка кабелей на нагрев токами КЗ в тех случаях, когда это требуется в соответствии с пунктами 65 и 66 настоящих Правил, должна производиться для:

1) одиночных кабелей одной строительной длины, исходя из КЗ в начале кабеля;

2) одиночных кабелей со ступенчатыми сечениями по длине, исходя из КЗ в начале каждого участка нового сечения;

3) пучка из двух и более параллельно включенных кабелей, исходя из КЗ непосредственно за пучком (по сквозному току КЗ).

81. При проверке на термическую стойкость аппаратов и проводников линий, оборудованных устройствами быстродействующего автоматического повторного включения (далее – АПВ), должно учитываться повышение нагрева из-за увеличения суммарной продолжительности прохождения тока КЗ по таким линиям.

Расщепленные провода ВЛ при проверке на нагрев в условиях КЗ рассматриваются как один провод суммарного сечения.

Параграф 6. Выбор аппаратов по коммутационной способности

82. Выключатели выше 1 кВ выбираются:

1) по отключающей способности с учетом параметров восстанавливающегося напряжения;

2) по включающей способности. При этом, выключатели генераторов, установленные на стороне генераторного напряжения, проверяются только на несинхронное включение в условиях противофазы.

83. Предохранители выбираются по отключающей способности. При этом, в качестве расчетного тока принимается действующее значение периодической составляющей начального тока КЗ без учета токоограничивающей способности предохранителей.

84. Выключатели нагрузки и короткозамыкатели выбираются по предельно допустимому току, возникающему при включении на КЗ.

85. Отделители и разъединители не требуется проверять по коммутационной способности при КЗ. При использовании отделителей и разъединителей для отключения – включения ненагруженных линий, ненагруженных трансформаторов или уравнительных токов параллельных цепей отделители и разъединители проверяются по режиму такого отключения – включения.