4.3 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
7	1	7	12,5	4х2,5	12,5	6	10	3х2,5
	2	10	25	4х4	25	10	16	3х4
	3	16	25	4х10	25	16	25	3х10
	4	20	50	4х16	50	20	50	3х16
	5	30	70	4х16	70	30	50	3х16
	6	40	100	4х25	100	40	70	3х25
	7	50	100	4х35	100	50	100	3х35
	8	65	140	4х35	140	63	100	3х35
	9	80	200	4х70	200	80	140	3х70
	10	100	200	4х70	200	100	140	3х70
	11	120	400	4х185	400	120	200	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
	10	29	40	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
	10	29	40	3х2,5	7,12	0,107	28,48	0,427
	Lсум, м	ZK1, мОм	Iк2, кА	Iк3, кА	ZK2, мОм	Iк1, кА	IТО, кА
	20	1003,46	0,20	0,23	3181,12	0,22	0,10
	60	1275,45	0,16	0,18	4856,98	0,14	0,10
	100	1552,05	0,13	0,15	6549,98	0,11	0,10
	140	1831,18	0,11	0,13	8249,58	0,08	0,10
	180	2111,83	0,09	0,11	9952,40	0,07	0,10
	220	2393,47	0,08	0,10	11657,02	0,06	0,10
	260	2675,79	0,07	0,09	13362,76	0,05	0,10
	300	2958,59	0,07	0,08	15069,24	0,05	0,10
	340	3241,74	0,06	0,07	16776,23	0,04	0,10
	380	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
6	7	44	113	74
10	10	45	123	83
16	16	72	186	120
20	20	57	32	20
30	30	57	117	65
40	40	65	123	64
50	50	63	89	32
63	65	63	109	51
80	80	87	113	31
100	100	87	173	91
120	120	134	183	54