Қысқа тұйықталу токтарын есептеу: қорғанысты таңдау үшін неге қажет

Қысқа тұйықталу токтарын есептеу: қорғанысты таңдау үшін неге қажет

Қысқа тұйықталу тогы жобада бір ғана сан алу үшін есептелмейді. Ең жоғары мән аппараттың зақымдануды қауіпсіз ажырата алатынын, ал жабдықтың оның жылулық және электрдинамикалық әсеріне төтеп беретінін көрсетеді. Ең төмен мән қорғаныстың сезімталдығын тексеру үшін қажет: қорғаныс алыстағы нүктедегі зақымдануды анықтап, тізбекті талап етілетін уақытта ажырата ма деген сұраққа жауап береді.

Сондықтан автоматты ажыратқыштың номиналды тогын білу жеткіліксіз. 100 А-ға арналған аппарат жұмыс жүктемесіне сай келуі мүмкін, бірақ орнатылған жердегі күтілетін ҚТ тогына сәйкес болмауы немесе, керісінше, ұзын желінің соңындағы аз ток кезінде жеткілікті жылдам іске қосылмауы ықтимал. Есеп электрмен жабдықтау сұлбасын, қорек көздері мен өткізгіштердің параметрлерін қорғаныстың ажырату қабілетімен, тағайындамаларымен және уақыт-ток сипаттамаларымен байланыстырады.

ҚТ есебіне қандай шешімдер тәуелді

Қазақстан Республикасының Электр қондырғыларын орнату қағидаларында қысқа тұйықталу шарттары бойынша электр аппараттары мен өткізгіштерді таңдау жеке тарауда қаралған. ҚТ тогын ажыратуға немесе жұмыс шарты бойынша қысқа тұйықталған тізбекті қосуға арналған аппараттар барлық ықтимал есептік токтар кезінде осы операцияларды орындауға қабілетті болуы тиіс. Қағидалар ҚТ токтарын анықтаудың бастапқы шарттарын да белгілейді және өткізгіштердің жылулық төзімділігі мен аппараттардың коммутациялық қабілетін тексеруді көздейді.

Іс жүзінде есеп нәтижелері мына міндеттер үшін қолданылады:

• орнату нүктесіндегі күтілетін токты автоматты ажыратқыштың немесе сақтандырғыштың ажырату қабілетімен салыстыру;
• қосу қабілетін және соққы тогының аппараттарға, шиналарға, шкафтар мен бекітпелерге әсерін тексеру;
• ажыратуға дейінгі уақытта кабельдердің, шиналардың және басқа өткізгіштердің қызуын бағалау;
• зақымдану тогы ең аз болғанда қорғаныстың іске қосылуын растау;
• қорғаныстың бірнеше сатысының іске қосылу ретін үйлестіру;
• трансформаторлар, генераторлар мен қозғалтқыштар қатар жұмыс істейтін режимдерді тексеру;
• таңдалған жабдық жарамды болып қалатын шекті режимдерді тіркеу.

Бұл міндеттерді автоматты «қормен» таңдау арқылы шешуге болмайды. Ажырату қабілетінің үлкен болуы сезімталдық мәселесін жоймайды, ал номиналды токтың немесе тағайындаманың негізсіз жоғары болуы кабель қорғанысын нашарлатуы мүмкін. Аппараттың негізгі сипаттамалары мен олардың мақсаты автоматты ажыратқыштар туралы жеке мақалада түсіндірілген.

Ең жоғары және ең төмен токтар не үшін керек

Жүйенің күйіне қарай желінің бір нүктесіндегі ҚТ тогы әртүрлі болады. Ажырату қабілетін таңдау үшін ең ауыр режим қаралады: жұмыс істеп тұрған қорек көздерінің ең көп саны, ең аз балама кедергі, параллель байланыстары бар сұлба және қажет болған жағдайда электр машиналарының үлесі. IEC 60909 бойынша есептеуде ең жоғары токты анықтау міндетіне сәйкес кернеу коэффициенті де қолданылады.

Ең жоғары ток жабдықтың ажырату қабілеті мен төзімділігін тексеруге керек. Автоматты ажыратқыш үшін жұмыс тогы мен тағайындама ғана емес, стандартта көзделген ҚТ ажырату сипаттамасы да салыстырылады. ГОСТ IEC 60947-2-2021 бойынша өнеркәсіптік аппаратта бұл, атап айтқанда, Icu шекті ажырату қабілетіне және Ics пайдаланудағы ажырату қабілетіне байланысты. Қажетті мән мен салыстыру шарттары сыртқы ұқсастыққа қарап емес, қолданылатын стандарт пен өндіруші құжаттамасы бойынша алынады.

Ең төмен ток зақымдану ілмегінің кедергісін арттыратын жағдайларда есептеледі: желінің алыс нүктесі, қызған өткізгіштер, әлсіреген қоректендіру сұлбасы және қорек көздерінің өзге құрамы. ҚТ тогының ең төмен мәнін анықтағанда ҚР Қағидалары тізбектің актив және индуктив кедергісін, қызу салдарынан өткізгіштердің актив кедергісінің ұлғаюын және электр доғасының актив кедергісін ескеруді талап етеді. Нәтиже қорғаныстың тағайындамасымен және уақыт-ток сипаттамасымен салыстырылады.

Саналы таңдау үшін екі шек те қажет. Ең жоғары ток «аппарат төтеп беріп, токты ажырата ала ма?» деген сұраққа, ал ең төмен ток «қорғаныс зақымдануды анықтап, уақытында ажырата ма?» деген сұраққа жауап береді.

Қандай бастапқы деректер қажет

Есеп қолданыстағы бір сызықты сұлбадан және қаралатын желінің шекарасынан басталады. Егер сұлба секциялық байланыстарды, резервтік кірмені немесе қорек көздерінің қатар жұмысын көрсетпесе, кейінгі есептеулердің дәлдігі іс жүзінде пайда бермейді.

Есептік модель үшін мыналар жиналады:

• номиналды кернеулер және қосылу нүктесіндегі сыртқы қоректендіру желісінің параметрлері;
• трансформаторлардың қуаты, қысқа тұйықталу кернеуі және орамаларды жалғау сұлбасы;
• ұзындығы, материалы, қимасы және температурасы ескерілген кабельдердің, шина өткізгіштер мен әуе желілерінің кедергілері;
• үлесін алып тастауға болмайтын генераторлардың, синхронды және асинхронды машиналардың параметрлері;
• секциялық аппараттардың күйі және сұлбаның рұқсат етілген нұсқалары;
• бейтарап нүктені жерге тұйықтау тәсілі және қаралатын зақымдану түрі;
• қорғаныс аппараттарының сипаттамалары мен нақты тағайындамалары;
• талап етілетін ажырату уақыты және өткізгіштердің жылулық төзімділігі туралы деректер.

Кабель қимасының өзі оның кедергісін де, шешімнің жарамдылығын да толық сипаттамайды. Ұзындық, материал, құрылым, температура және төсеу тәсілі қажет, содан кейін ұзақ уақыт рұқсат етілетін ток, кернеудің түсуі және ҚТ режимі бойынша жеке тексерулер жүргізіледі. Бастапқы деректердің құрамы кабель қимасын таңдау туралы мақалада егжей-тегжейлі берілген.

Әр бастапқы мәннің тексерілетін көзі болуы керек: желілік ұйымның техникалық шарттары, трансформатор паспорты, өндіруші каталогы, қолданыстағы стандарт немесе бекітілген жобалық құжаттама. Шыққан көзі көрсетілмеген «типтік» кедергіні қолдану есепті қайта тексеруге мүмкіндік бермейді.

Есептік модель қалай құрылады

IEC 60909-0:2026 жиілігі 50 немесе 60 Гц болатын төмен және жоғары кернеулі үш фазалы айнымалы ток жүйелеріндегі ҚТ токтарын есептеуге арналған. Стандарт желінің балама сұлбасы арқылы симметриялы және симметриялы емес зақымдануларды қарастырады. Қазақстанда КазСтандарт ГОСТ 28249-93 құжатын кернеуі 1 кВ дейінгі үш фазалы айнымалы ток электр қондырғылары үшін қолданыстағы есептеу әдісі ретінде де көрсетеді.

Үш фазалы ҚТ үшін жеңілдетілген түрде бастапқы симметриялы ток номиналды кернеуге, кернеу коэффициентіне және зақымдану нүктесінен көрінетін толық балама кедергіге тәуелді:

I″k = c × Un / (√3 × Zk).

Мұнда I″k — ҚТ бастапқы симметриялы тогы; c — кернеу коэффициенті; Un — номиналды желілік кернеу; Zk — ҚТ нүктесіне дейінгі тізбектің толық балама кедергісі. Формула негізгі байланысты көрсетеді: кедергі азайғанда ток өседі, ал қорек көзінен алыстаған және желілердің кедергісі қосылған сайын, әдетте, төмендейді.

Бұл кез келген зақымдануға арналған әмбебап формула емес. Бір фазалы тұйықталу, екі фазалы ҚТ, жерге тұйықталу, таратылған генерациясы немесе түрлендіргіш қорек көздері бар желі тиісті есептік модель мен бастапқы деректерді талап етеді. Үш фазалы ҚТ нәтижесін барлық тексеруге механикалық түрде қолдануға болмайды.

Жоба үшін есептік нүктелер белгіленеді: кірме құрылғы шиналары, тарату құрылғысының секциялары, шығыс желілерінің басы мен соңы, қима өзгеретін жерлер, ірі қозғалтқыштардың қосылу нүктелері және кедергі немесе қорғаныс талаптары өзгеретін басқа орындар. Осындай жиынтық бір ғана мәнді емес, желі бойынша токтардың таралуын көрсетеді.

Нәтиже автоматты ажыратқышты таңдауға қалай әсер етеді

Аппараттың ажырату қабілеті орнату нүктесіндегі күтілетін ҚТ тогына сәйкес болуы тиіс. Төмен кернеулі өнеркәсіптік ажыратқыш үшін ГОСТ IEC 60947-2-2021 сипаттамалары мен шарттары қолданылады; тұрмыстық және ұқсас мақсаттағы аппараттардың өз ГОСТ IEC 60898-1-2020 қолданылу саласы бар. Нақты аппараттың қай стандарт бойынша сыналғанын тексермей, Icu, Ics және Icn белгілерін өзара алмастыруға болмайды.

Резервтік қорғаныс немесе каскадтау қолданылса, жоғары тұрған автоматтың бар екенін көрсету жеткіліксіз. Рұқсат етілген комбинация нақты аппараттарға, кернеуге және күтілетін токқа арналған өндірушінің үйлестіру кестелерімен расталады. Жоғары тұрған құрылғы өткізілетін энергия мен соққы тогын төмен тұрған аппарат пен қорғалатын тізбек төтеп беретін деңгейге дейін шектеуге тиіс.

Ең төмен токты тексеру кері бағытта жүреді. Ең алыс нүктедегі есептік мән ағытқыштың іске қосылу аймағымен және ажырату уақытымен салыстырылады. Егер ток күтілетін лездік ажырату аймағына емес, сипаттаманың баяуырақ бөлігіне түссе, жобалаушы нақты уақыттың жарамдылығын, жылулық әсерді және қоректендіруді автоматты ажырату талаптарын бағалайды. Іске қосу тогын өткізу үшін тағайындаманы ұлғайтуға осы шарт қайта тексерілгеннен кейін ғана болады.

Кабельдер, шиналар және тарату құрылғылары

Аппарат тек тізбекті үзіп қана қоймайды. Ажыратылған сәтке дейін ток кабель, шиналар, қосылыстар және корпустық жабдық арқылы өтеді. Олардың жылулық және динамикалық әсерге төзімділігі тексеріледі.

Жылулық төзімділік токтың әсерлік мәнімен және оның өту ұзақтығымен байланысты. Қысқа уақыт аралығы үшін инженерлік тексерулерде I²t түріндегі тәуелділік пен өткізгіштің рұқсат етілген k²S² параметрі қолданылады, бірақ k коэффициенті талсым материалы, оқшаулау, бастапқы және соңғы температура бойынша таңдалады. Әртүрлі кабельге бір коэффициент қолдануға болмайды.

Электрдинамикалық әсер тек периодтық құрамдастың әсерлік мәніне емес, соққы тогына, яғни токтың ең жоғары лездік мәніне тәуелді. Сондықтан шиналар, шина өткізгіштер, тіректер мен аппараттар үшін тиісті төзімділік және қосу қабілеті көрсеткіштері тексеріледі. Автоматтың алдыңғы бетіндегі килоампермен берілген бір мән осы тексерулердің бәрін алмастырмайды.

Ток шектейтін аппарат нақты өткізілген соққы тогы мен энергияны азайта алады, бірақ бұл тек өндіруші белгілеген сипаттамалар шегінде ескеріледі. Мұндай қасиет еркін таңдалған коэффициентпен емес, шектеу қисықтары мен үйлестіру кестелері бойынша есепке алынады.

Есептік жазбада жиі кездесетін қателер

Бірінші қате — трансформатор шиналарындағы ҚТ тогын төмен тұрған барлық қалқан үшін қолдану. Кабельдер мен шиналардың кедергісі нәтижені өзгертетіндіктен, әр маңызды нүкте жеке тексеріледі.

Екінші қате — тек ең жоғары токты есептеу. Мұндайда аппарат ажырату қабілеті бойынша тексеруден өтуі мүмкін, бірақ желі соңындағы қорғаныс сезімталдығы расталмай қалады.

Үшінші қате — қоректендіру желісінің ҚТ қуатын, трансформатор немесе кабель параметрлерін дереккөзсіз және күні көрсетілмей алу. Сыртқы қоректендіру сұлбасының өзгеруі, трансформаторды ауыстыру немесе секцияларды қатар жұмысқа ауыстыру бастапқы шарттарды өзгертеді.

Төртінші қате — автоматтың номиналды тогын ажырату қабілетімен шатастыру. Бұл сипаттамалар әртүрлі сұраққа жауап береді және бөлек тексеріледі.

Бесінші қате — өндіруші кестесінсіз селективтілік немесе каскадтау туралы мәлімдеу. Екі аппараттың үйлесімділігі нақты серияларға, баптауларға, кернеуге және ҚТ деңгейіне тәуелді.

Алтыншы қате — трасса, қима, қорек көзі немесе тағайындамалар өзгергеннен кейін есепте ескі сұлбаны қалдыру. Осындай әр өзгерістің ең жоғары және ең төмен режимдерге әсерін бағалау керек.

Жобада қандай деректер қалуға тиіс

Тексеруге жарамды есептік жазбада сұлба, дереккөздері көрсетілген бастапқы деректер тізімі, қолданылған әдіс пен стандарт редакциясы, есептік нүктелер, режим нұсқалары, элементтердің кедергілері және ҚТ-ның әр түрі бойынша нәтижелер беріледі. Ең жоғары және ең төмен мәндер, соққы тогы, ажырату уақыты, аппараттарды тексеру және өткізгіштердің жылулық төзімділігі бөлек көрсетіледі.

Қорғанысты таңдау кестесіне орнату орнын, күтілетін токты, аппарат түрін, номиналды кернеуді, ажырату және қосу қабілеттерін, тағайындамаларды, іске қосылу уақытын және өндіруші құжаттамасына сілтемені енгізген дұрыс. Сонда шешімді сараптама, монтаж және кейінгі реконструкция кезінде тексеруге болады.

ҚТ есебі қолданыстағы электр қондырғысын сынау жөніндегі нұсқаулық емес. Бастапқы деректерді алуды, өлшеулерді және баптауларды тексеруді білікті мамандар қолданылатын ұйымдастырушылық және техникалық қауіпсіздік шараларын сақтай отырып орындайды.

Жобалау және монтаждау ұйымдарын АЭМК қатысушыларының каталогынан табуға болады. Тексерілетін есептер мен кәсіби тәжірибе алмасуға мән беретін компаниялар АЭМК-ке кіру шарттарымен таныса алады.