2.2 Вид сети и напряжения

Первым шагом при проектировании сети является рисование схемы соединения (топологии). Схема соединения сети определяется путем составления отдельных компонентов в графическом режиме. Чертеж можно дополнить произвольными графическими элементами. В рамках программы можно использовать компоненты, приведенные в таблице 3.

Таблица 3 - Компоненты программы

Вид кнопки	Наименование элемента	Обозначение	Примечание
	Сеть питания		Включенный компонент [1]
	Генератор		Включенный компонент
	Трансформатор		Включенный компонент
	Шина в распределительном щите - логическое разветвление сети (шина, блок клемм, и т. п.) компонент с пренебрежимым импедансом		Включенный компонент
	Проводка - система закрытых шинопроводов		Собственный компонент [1]
	Проводка - кабель		Собственный компонент
	Выключатель		Собственный компонент
	Автоматический выключатель		Собственный компонент
	Плавкий предохранитель		Собственный компонент
	Двигатель		Включенный компонент
	Электроприемник		Включенный компонент
	Компенсация		Включенный компонент
	Группа (добавление типичных групп компонентов - питание, вывод для двигателей с автоматическим выключателем, общий вывод с автоматическим выключателем и плавким предохранителем, ...)		Группа собственных и включенных компонентов
	Рисование - основные геометрические объекты (отрезок прямой, окружность, прямоугольник, текст)		Включенный компонент

Вид сети. До начала рисования схемы соединения необходимо настроить вид сети (TN, IT, или TT) и систему напряжения. Вид сети оказывает влияние на расчет несимметричных коротких замыканий. Система напряжения потом влияет на токи в сети и на значения отключающей способности защитных приборов. При добавлении компонента в схему соединения проверяется, пригоден ли компонент для выбранного напряжения сети. Вид сети и систему напряжения можно в любой момент дополнительно изменить с помощью той же функции, однако это изменение, как правило, вызовет необходимость в изменении ряда компонентов в схеме соединения. Исходный вид сети и систему напряжения для нового проекта можно настроить с помощью функции «Настройка программы», вкладка «Расчет» (см. рисунок 3).

Рисунок 3 - Диалоговое окно настройки программы

Сеть питания. Этот компонент представляет собой сеть питания высшего уровня, поставляющую энергию в решаемую цепь. Речь может идти о сети высокого напряжения, питающей трансформатор, или о сети низкого напряжения. Любая сеть должна содержать как минимум один источник питания. Программа позволяет решить сети, питаемые из одного или больше источников питания параллельно.

Примеры присоединения питания из сетей высокого и низкого напряжения показаны на рисунке 4.

Рисунок 4 - Присоединения питания

Кроме сети питания возможно еще питание из генератора. Генератор желательно присоединять через проводки с автоматическим выключателем (см. рисунок 5). Программа позволяет изменить рабочее состояние автоматического выключателя включено-выключено, и таким образом можно анализировать различные рабочие состояния сетей (при питании из генератора или при питании из выше стоящей сети). Программа позволяет только расчет электрически удаленных коротких замыканий и невозможно производить расчеты короткого замыкания прямо на клеммах генератора.

Рисунок 5 - Присоединения генератора

Сеть питания может быть присоединена прямо к трансформатору или к шине в распределительном щите.

Трансформатор. Этот компонент представляет собой либо распределительный трансформатор, отделяющий сеть питания высокого напряжения и решаемую сеть низкого напряжения, или же защитный отделяющий трансформатор, используемый для создания сетей IT .

На стороне высокого напряжения трансформатора может быть присоединена либо сеть питания, либо кабель, как показано на рисунке 6.

На стороне низкого напряжения трансформатора может быть присоединен либо кабель, либо шинная система. Трансформатор не может быть присоединен прямо к компоненту «Шина в распределительном щите» или «Автоматический выключатель».

Рисунок 6 - Присоединения трансформатора

Расчетный узел всегда находится на стороне низкого напряжения трансформатора; результаты расчета, указанные у трансформатора, всегда относятся к стороне низкого напряжения.

Первичное напряжение Ur₁ должно точно соответствовать напряжению выше стоящей сети питания. Вторичное напряжение Ur₂ должно соответствовать выбранной системе напряжения и присоединенным фазам (линейное напряжение для трехфазного подключения, фазное напряжение для онофазного подключения).

Шина в распределительном щите. Шины в распределительном щите представляют собой произвольное логическое разветвление сети, реализованное, например, как шина, или блок клемм, соединительная шина и т.п., как показано на рисунке 7. Ветвление сети возможно только на этом компоненте.

Рисунок 7 - Проектное обозначение шины

Компонент не должен являться концевым компонентом сети к нему должны быть присоединены минимально два следующих компонента (см. рисунок 8).

Рисунок 8 – Ветвление на компоненте шины

Коэффициент одновременности (simultaneous factor) определяет одновременность отборов из узла. Например, к узлу присоединены три вывода, т.е. три электроприемника с номинальным током 100A, 500A, 1000A и определен коэффициент одновременности Ks=0,5. Ток, притекающий в узел, равен 0,5x(100+500+1000) = 800 A.

Коэффициент одновременности учитывается только в случае радиальных сетей и игнорирован в случае ячеистых сетей.

Проводка - система закрытых шинопроводов. Этот компонент представляет собой проводку, реализованную как систему закрытых шинопроводов (см. рисунок 9).

Рисунок 9 – Система закрытых шинопроводов

При использовании программы в режиме проектирования, вводится только длина проводки и способ укладки (или также материал проводов и конструкцию на закладке «Подробности»), затем включите переключатель «Рассчитывать автоматически». Остальные параметры не нужно вводить, они будут дополнены автоматически после запуска расчета «Расчет кабелей и защитных приборов».

Если используется программа в режиме проверки, то вводится длина проводки, способ укладки и количество параллельных ветвей. Потом щелкнув кнопку «База данных», выбирается требуемая шинная система. Переключатель «Рассчитывать автоматически» должен быть выключен.

Проводка не должна являться концевым компонентом сети, т.е. к каждому концу должен быть присоединен один следующий компонент (см. рисунок 10).

Рисунок 10 – Система подключения шинопроводов

Энергия передается из начальной в концевую точку. Ни отводы, ни ветвления сети вдоль компонента невозможны (для ветвления сети служит компонент «Шина в распределительном щите».

Проводка – кабель. Этот компонент представляет собой проводку, реализованную как кабель, группу одножильных проводов или воздушную линию (см. рисунок 11). Энергия передается из начальной в концевую точку.

Рисунок 11 – Система подключения кабеля

Ни отводы, ни ветвление сети вдоль компонента не возможны (для ветвления сети служит компонент «Шина в распределительном щите»).

Если используется программа в режиме проектирования, то вводится только длина проводки, способ укладки и температура окружающей среды (после щелчка кнопки «Определить укладку»), затем необходимо включить переключатель «Рассчитывать автоматически». Остальные параметры не нужно вводить, они будут дополнены автоматически после запуска расчета «Расчет кабелей и защитных приборов».

При использовании программы в режиме проверки, вводится длина проводки, способ укладки, температура окружающей среды (после щелчка кнопки «Определить укладку») и количество параллельных ветвей. Потом щелкнув кнопку «База данных» выбирается требуемый кабель.

Переключатель «Рассчитывать автоматически» должен быть выключен.

Выберите основной способ укладки кабеля согласно IEC 60 634-5-523 и конфигурацию в случае группирования (для различной укладки в распоряжении имеются различные конфигурации группирования; влияние группирования проявит себя в случае большего количества параллельных ветвей, или в том случае, если количество других цепей в группировке больше нуля).

Количество других цепей в группировке - это количество других кабелей, которые находятся в группировке вместе с решаемой цепью. Общее количество цепей в группировке определено количеством параллельных ветвей решаемой цепи плюс количеством других цепей. Если кабель проводится самостоятельно, то оставьте значение ноль.

В случае температуры окружающей среды необходимо настроить максимальную температуру окружающего воздуха или окружающей почвы, которая разумно при работе оборудования может появляться.

Коэффициент пользователя позволяет учесть прочие влияния, или решать случаи, неописанные в IEC. С его помощью произвольно можно увеличить или понизить токовую нагрузочную способность кабеля. Использование этого коэффициента полностью является ответственностью пользователя.

Программа решает только случаи, описанные в IEC 60 634-5-523. Несмотря на это, однако, она может быть полезным помощником и для тех случаев, которые прямо не указаны, потому что можно выбрать некоторый близкий вариант, и на его основании приблизительно определить случай, который нам нужно решить, или же произвести коррекцию при помощи коэффициента пользователя.

Если уже был выбран кабель, то выполняется текущий расчет коэффициента, учитывающего группирование, температуру окружающей среды и коэффициент пользователя, и далее выполняется расчет токовой нагрузочной способности кабеля. В том случае, если выберете комбинацию укладка/температура/сечение/материал, не содержащуюся в IEC 60 634-5-523, то программа предупредит об этой ситуации. Решение, как правило, состоит в использовании большего количества параллельных ветвей с меньшим сечением, или в использовании коэффициента пользователя.

Количеству присоединенных фаз должно соответствовать количество проводов (трехфазное присоединение: 4 и больше проводов; однофазное присоединение: 2 или 3 провода).

Максимальное допустимое падение напряжения в данной проводке можно выбирать из стандартов, установленных значений или ввести произвольное значение. После расчета падений напряжения проверяется рассчитанное падение напряжения, которое не должно превышать здесь настроенный предел.

Стандартно предлагается значение, определенное с помощью функции

«Настройка программы» на вкладке «Расчет» как исходное принятое для вновь вставляемого компонента.

Номинальное напряжение указывает максимальное возможное напряжение, для которого можно использовать компонент.

При помощи функции «Настойка программы», закладка «Схема» можно настроить автоматическое включение переключателя «Рассчитывать параметры автоматически» как исходное состояние при вставке компонента в схему соединения.

Если будут настроены позиции «Материал проводов» и «Изоляция жил» на закладке «Подробности», то при автоматическом расчете параметров будут учитываться здесь настроенные данные. Если не настроено ничего, то при автоматическом расчете параметров будут использованы исходные значения согласно «Настройке программы», закладка «АвтоРасчет». С помощью соответствующей настройки этих позиций автоматически можно рассчитывать параметры алюминиевых и медных кабелей одновременно в рамках одного проекта.

Выключатель. Коммутационный компонент выключатель служит для отключения отдельных ветвей сети и для наблюдения за поведением сети в различных рабочих состояниях. Используется там, где излишне использование защитного компонента. Выключатель не будет выключать короткое замыкание, а должен выдержать ток короткого замыкания в течение времени, пока не произойдет его отключение. При расчетах проверяется номинальный ток In и кратковременный односекундный выдерживаемый ток Icw.

Если используется программа в режиме проектирования, то включите переключатель «Рассчитывать автоматически». Остальные параметры не нужно вводить, они будут дополнены автоматически после запуска расчета «Расчет кабелей и защитных приборов».

При помощи функции «Настойка программы», закладка «Схема» можно настроить автоматическое включение переключателя «Рассчитывать параметры автоматически» как исходное состояние при вставке компонента в схему соединения.

Если используется программа в режиме проверки, то щелкните кнопку «База данных» и выберите требуемый автоматический выключатель (управление драйвером базы данных). Переключатель «Рассчитывать автоматически» должен быть выключен.

Количество полюсов прибора должно соответствовать количеству присоединенных фаз.

Номинальное напряжение приводит максимальное возможное напряжение, для которого компонент можно использовать. С одной стороны выключателя должна быть всегда присоединена проводка.

Автоматический выключатель. Защитный компонент автоматический выключатель служит для защиты проводки. Защитный компонент должен быть установлен на одном из концов каждой проводки. Рабочее состояние защитного компонента можно настроить: включено/выключено, и этим отключать отдельные ветви сети и наблюдать за поведением сети в различных рабочих состояниях.

Если используется программа в режиме проектирования, то включите переключатель «Рассчитывать автоматически». Остальные параметры не нужно вводить, они будут дополнены автоматически после запуска расчета «Расчет кабелей и защитных приборов»

Если используется программа в режиме проверки, то щелкните кнопку «База данных» и выберите требуемый автоматический выключатель (управление драйвером базы данных). Переключатель «Рассчитывать автоматически» должен быть выключен. С одной стороны автоматического

выключателя должна быть всегда присоединена проводка, как показано на рисунке 12.

Рисунок 12 – Система подключения выключателей

Каскадирование - автоматический выключатель и плавкий предохранитель, как показано на рисунке 13 (плавкий предохранитель служит в качестве резервной защиты автоматического выключателя).

Рисунок 13 – Каскад автоматический выключатель - плавкий предохранитель

Плавкий предохранитель. Защитный компонент плавкий предохранитель служит для защиты проводки. Защитный компонент должен быть установлен на одном из концов каждой проводки. Рабочее состояние защитного компонента можно настроить: включено/выключено, и этим отключать отдельные ветви сети и наблюдать за поведением сети в различных рабочих состояниях.

Если используется программа в режиме проектирования, то включите переключатель «Рассчитывать автоматически». Остальные параметры не нужно вводить, они будут дополнены автоматически после запуска расчета «Расчет кабелей и защитных приборов». При помощи функции «Настойка программы», закладка «Схема» можно настроить автоматическое включение переключателя «Рассчитывать параметры автоматически» как исходное состояние при вставке компонента в схему соединения.

Если используется программа в режиме проверки, то щелкните кнопку «База данных» и выберите требуемый плавкий предохранитель (управление драйвером базы данных). Переключатель «Рассчитывать автоматически» должен быть выключен.

Количество полюсов прибора должно соответствовать количеству присоединенных фаз. Номинальное напряжение приводит максимальное возможное напряжение, для которого можно использовать компонент. Отключающая способность действует для всего диапазона напряжения максимум до Un. Максимальное время отключения плавкого предохранителя с точки зрения защиты перед опасным напряжением на частях, не ведущих ток согласно IEC 60 634-4-41.

При выборе из списка одного из стандартов, предлагаемых значений после расчета 1-фазного короткого замыкания проверяется, отключит ли плавкий предохранитель неисправность раньше настроенного здесь предельного времени. Стандартно предлагается значение, определенное с помощью функции «Настройка программы» на вкладке «Расчет», в качестве исходного для нового добавляемого компонента.

Двигатель. Данный компонент представляет собой вращательную (моторную) нагрузку, потребляющую энергию из решаемой цепи (типично асинхронный двигатель). Этот тип нагрузки проявляет себя во время коротких замыканий тем, что поставляет энергию в цепь короткого замыкания, и таким образом способствует повышению тока короткого замыкания. Речь идет о концевом компоненте сети, который должен быть всегда присоединен в конце проводки. К двигателю может быть присоединена только одна проводка (для ветвления сети служит компонент «Шина в распределительном щите».

Примеры присоединения электродвигателя представлены на рисунке 14.

Номинальное напряжение компонента должно соответствовать количеству присоединенных фаз (3-фазное присоединение - линейное напряжение, 1-фазное присоединение – фазное напряжение) и выбранной системе напряжения.

Максимальное падение напряжения - самое большое допустимое падение напряжения в данном узлу сети по отношению к напряжению источника питания. Его можно выбирать из установленных стандартом значений или вводить произвольное значение. После расчета падений напряжения проверяется, не превышает ли рассчитанное падение напряжения здесь настроенный предел. Стандартно предлагается значение, определенное с помощью функции «Настройка программы» на вкладке «Расчет» в качестве исходного для нового добавляемого компонента. Затем проверяется соответствие между введенными значениями тока и мощности.

Рисунок 14 – Примеры присоединения электродвигателей

в конце проводки

В случае несоответствия изображается сообщение об ошибке. На это сообщение можем не обращать внимание в том случае, если нам нужно решить состояние сети в момент пуска двигателя, и мы временно увеличим номинальный ток до значения пускового тока, или в случае небольшого несоответствия, вызванного округлением.

Коэффициент использования (utilization factor) определяет, насколько двигатель при нормальной работе нагружен (исходное значение равно 1 - двигатель нагружен на 100 %).

Пример: в проекте установлен двигатель 7,5 кВт, в стандартном режиме он нагружен максимально на 80 % - коэффициент использования Ku=0,8. Коэффициент использования учитывается в случае радиальных и ячеистых сетей.

Электроприемник. Этот компонент представляет собой общую невращательную (немоторную) нагрузку, потребляющую энергию из решаемой цепи (типично освещение, отопительные приборы, цепи штепсельных розеток, и т. д.). Речь идет о концевом компоненте сети, который может быть всегда присоединен в конце проводки или прямо к шине в распределительном щите (см. рисунок 15).

Рисунок 15 – Примеры присоединения нагрузок в конце проводки

После расчета падений напряжения проверяется, не превышает ли рассчитанное падение напряжения настроенный здесь предел, как и в случае для электродвигателя.

Коэффициент использования определяет, насколько электроприемник при нормальной работе нагружен (исходное значение равно 1 - электроприемник нагружен на 100%).

Пример: электроприемник вообще представляет собой цепь штепсельных розеток с 10 розетками по 16A. Номинальный ток такого электроприемника равен In=10x16=160A, однако, одновременный отбор равен максимально 10%. Следовательно, коэффициент использования Ku=0,1. Коэффициент использования учитывается в случае радиальных и ячеистых сетей.

Компенсация. Этот компонент представляет собой нагрузку, образованную компенсационным конденсатором. Речь идет о концевом компоненте сети, который может быть всегда присоединен в конце проводки или прямо к шине в распределительном щите.

Номинальное напряжение компонента должно соответствовать количеству присоединенных фаз и выбранной системе напряжения.

Соединение конденсаторов должно соответствовать количеству присоединенных фаз (3- фазное присоединение - звезда или треугольник, 1-фазное присоединение - звезда).

Проверяется согласованность между введенными значениями мощности и емкости. В случае мелкого несоответствия, вызванного округлением, на предупредительное сообщение можно не обращать внимание.

К компенсации может быть присоединена только одна проводка (для ветвления сети служит компонент «Шина в распределительном щите»). Между защитным компонентом и компенсацией должна находиться проводка (аналогичным способом, как и у электроприемника вообще).

После расчета падения напряжения и распределения нагрузки изображается коэффициент мощности в 3-фазных узлах сети, образованных компонентом «Шина в распределительном щите». Программа не позволяет ввести целевой коэффициент мощности, требуемый размер компенсации необходимо определить опытным путем постепенным добавлением конденсаторов различного размера. С выгодой можно использовать возможности изменения рабочего состояния коммутационных и защитных компонентов, и таким образом постепенно присоединять отдельные конденсаторы.

Группа. Функции группы позволяют добавлять типичные группы компонентов, образующие составную часть схемы соединения. Одним щелчком мыши таким образом можно создать группу компонентов, образующих питание (сеть, трансформатор, кабель, защита) или вывод к электроприемнику (защита, кабель, электроприемник) и т. п., как показано на рисунке 16.

Рисунок 16 – Примеры присоединения групп компонентов

Функции «Группа» позволяют вставлять только типичные комбинации компонентов. Любые другие комбинации необходимо составить самостоятельно путем добавления отдельных компонентов.

В случае повторение групп компонентов, параметры которых только незначительно отличаются (например, несколько выводов для двигателей, отличающихся только длиной кабеля), выгодно вставить только одну группу, настроить параметры всех компонентов, и впоследствии скопировать ее.