Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина» В.М. Лапшин ТЕРМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ В СИСТЕМЕ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ Учебное пособие Иваново 2015 УДК 621.311.18 Л 24 Лапшин В.М. Термическая стойкость кабельных линий в системе собственных нужд электростанций: Учеб. пособие / ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». – Иваново, 2015. – 100 с. В учебном пособии отражены процессы, возникающие в кабельной распределительной сети системы собственных нужд электрических станций в режиме короткого замыкания. В пособии приведены различные методы определения термической стойкости проводников, дана сравнительная характеристика этих методов. Приводятся примеры расчетов и характеристики асинхронных электродвигателей, широко используемых для привода рабочих машин в системе собственных нужд. Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Электроэнергетика и электротехника», для самостоятельного углубленного изучения отраженных вопросов, для использования в курсовом проектировании и при выполнении выпускной квалификационной работы. Табл. 15. Ил. 8. Библиогр.: 9 назв. Печатается по решению редакционно-издательского совета ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина» НАУЧНЫЙ РЕДАКТОР д-р техн. наук, проф. В.А. Савельев (ИГЭУ) РЕЦЕНЗЕНТ кафедра «Электрические станции, подстанции и диагностика электрооборудования» ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина» © В.М. Лапшин, 2015 2 ВВЕДЕНИЕ Режим короткого замыкания (КЗ) в электрических цепях системы собственных нужд электростанций имеет ряд особенностей, связанных с положением расчетных точек КЗ по отношению к источникам энергии, определяющим величину тока КЗ и процесс его изменения во времени. При КЗ в электрических цепях системы собственных нужд расчетные точки являются удаленными по отношению к синхронным генераторам электростанции и источникам энергии прилегающей к электростанции части электроэнергетической системы, но в то же время расчетные точки приближены к группе электродвигателей, используемых в качестве привода рабочих машин (механизмов) собственных нужд. В соответствии с расчетной схемой (рис.1) суммарный ток КЗ в расчетных точках К1 и К2 представляет собой сумму, определяемую по выражению n Iп0 I п 0С I п0 Д , i i 1 С Т Сг ТСН К-1 К-2 Д Рис.1. Расчетная схема сети при КЗ в цепях системы собственных нужд 3 (1) где I п 0 – действующее значение периодической составляющей тока КЗ в начальный момент времени t = 0; I п 0С – действующее значение периодической составляющей тока КЗ от удаленных источников (генераторов электростанции и источников электроэнергетической системы) в начальный момент времени; I п 0 – Дi действующее значение периодической составляющей тока КЗ в начальный момент времени, поступающего к месту КЗ от i-го электродвигателя, подключенного непосредственно к расчетной точке КЗ. Ток КЗ, поступающий от электродвигателей, часто называют током подпитки места КЗ от электродвигателей. С ростом единичных мощностей блоков электростанций, а значит, и увеличением мощностей электродвигателей, используемых в качестве привода рабочих машин, игнорирование подпитки места КЗ группой двигателей приведет к серьезным ошибкам в расчете тока КЗ, а также термического и электродинамического действия токов КЗ на коммутационные аппараты и токоведущие части. С учетом изложенного особый интерес представляет расчетная точка К2 (например, на зажимах электродвигателя). Именно при КЗ в этой точке и выключатель присоединения, и кабельная линия, питающая электродвигатель, будут подвергаться воздействию суммарного тока КЗ в соответствии с выражением (1), за исключением тока подпитки от собственного двигателя. Подавляющую часть электродвигателей системы собственных нужд электростанций и по количеству, и по суммарной мощности составляют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Именно эти двигатели и определяют величину тока подпитки места КЗ. Учебное пособие посвящено методам расчета тока КЗ в системе собственных нужд 6 кВ и их термического действия на токоведущие части, прежде всего кабельные линии. 4 Контрольные вопросы 1) Каковы характерные особенности расчетных точек короткого замыкания в электрических цепях системы собственных нужд 6 (10) кВ? 2) Почему в режиме короткого замыкания в цепях системы собственных нужд возникает подпитка места КЗ токами от электродвигателей, приближенных к расчетной точке КЗ? 3) Почему важен учет подпитки места КЗ электродвигателями собственных нужд? 1. РАСЧЕТ ВЕЛИЧИНЫ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СИСТЕМЕ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ В соответствии с режимом работы нейтралей в сетях 6 кВ (преимущественно изолированная нейтраль) расчетным видом КЗ является трехфазное симметричное КЗ. Расчет токов КЗ в цепях электростанций напряжением свыше 1 кВ (в том числе и в системе собственных нужд 6 кВ) должен проводиться в соответствии с положениями и рекомендациями национального стандарта ГОСТ Р 52735-2007 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ» [1]. В соответствии с [1] для выбора и проверки электрооборудования допускаются упрощенные методы расчета токов КЗ, если их погрешность не превышает 5–10 %. При этом определяют: - начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ и значение этой составляющей в произвольный момент времени, вплоть до расчетного времени размыкания поврежденной цепи; - начальное значение апериодической составляющей тока КЗ и значение этой составляющей в произвольный момент времени, вплоть до расчетного времени размыкания поврежденной цепи; - ударный ток КЗ. Основное внимание будет уделено расчету тока подпитки места КЗ от электродвигателей в предположении, что состав5 ляющая тока КЗ от «системы» ( I п 0С ) определена в установленном порядке. Тем не менее необходимо напомнить, что в рассматриваемом случае расчетная точка КЗ (К1 или К2) является удаленной от источников энергии электростанции и примыкающей части энергосистемы. Это означает, что амплитуда периодической составляющей тока КЗ «системы» не изменяется в течение времени. Естественно, что апериодическая составляющая тока КЗ «системы» затухает со временем с некоторой постоянной времени по экспоненциальному закону. 1.1. Определение тока подпитки места КЗ от асинхронных электродвигателей Синхронные и асинхронные электрические машины в соответствии с [1] вводятся в схему замещения при определении значений тока КЗ сверхпереходным значением сопротивления и ЭДС. Последние следует принимать численно равными значениям ЭДС в момент, предшествующий КЗ. Для асинхронных электродвигателей сверхпереходная ЭДС определяется по формуле EФД (UФ (0) I 0 X Д sin 0 )2 ( I 0 X Д cos причем сверхпереходное индуктивное сопротивление 0 )2 , (2) X Д , Ом, допускается определять по выражению XД 2 cos 1 U ном КП Pном ном , (3) К П – кратность пускового тока электродвигателя по отношению к его номинальному току; U ном – номинальное напряжение электродвигателя, кВ; cos ном – номинальный коэффициент где мощности электродвигателя, о.е.; о.е.; – КПД электродвигателя, Pном – номинальная мощность электродвигателя, МВт. 6 Сверхпереходные значения ЭДС и сопротивления можно определить и в относительных единицах в предположении, что режим, предшествующий КЗ, был номинальным режимом. В этом случае EФД где (1 К З X Д sin 0 )2 ( К З X Д cos 0 ) 2 ,(4) КЗ – коэффициент загрузки электродвигателя по току, о.е (если предшествующий КЗ режим принять номинальным, то К з = 1); X Д = 1/ К П . 1.2. Расчет начального действующего значения периодической составляющей тока КЗ (тока подпитки) от асинхронных электродвигателей Начальное действующее значение периодической составляющей тока подпитки от асинхронного двигателя, кА, определяется по выражению Iп0 Д где EФД i i X Дi , (5) EФД – сверхпереходное значение ЭДС i-го двигателя, кВ; i X Дi – сверхпереходное значение индуктивного сопротивления i-го двигателя, Ом. При определении сверхпереходных значений ЭДС и индуктивного сопротивления в относительных единицах ток подпитки i-го двигателя определится как Iп0 Д где EФД i i X Дi I ном Д , i I ном Д – номинальный ток i-го двигателя. i 7 (6) Очевидно, что определение для каждого двигателя, подключенного к расчетной точке КЗ (секция 6 кВ собственных нужд электростанции), сверхпереходных значений ЭДС и индуктивного сопротивления является процедурой весьма трудоемкой. Исходя из этого достаточно часто для выполнения практических расчетов рекомендуется использовать широко распространенное предположение, что прямое включение электродвигателя в сеть равносильно короткому замыканию за сопротивлением X Д . На этом основании в практических расчетах принимают I п0 Д где К Пi I номД , I пуск Д i i (7) i I пуск Д – пусковой ток i-го электродвигателя; К Пi – кратность i пускового тока i-го двигателя. Ясно, что такой подход приводит при расчетах тока подпитки от двигателя или группы двигателей к некоторому завышению результата. Объясняется это просто: пусковой ток двигателя при прямом пуске определяется номинальным напряжением на шинах собственных нужд электростанции; ток подпитки (начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ от двигателя) определяется значением сверхпереходной ЭДС асинхронного двигателя, которая меньше значения номинального напряжения на шинах 6 кВ. Значение сверхпереходной ЭДС зависит от параметров конкретного двигателя, однако многочисленные расчеты для групп двигателей, широко используемых в системе собственных нужд электростанций, дают основание считать, что за среднее значение ЭДС в относительных единицах можно принять величину E Д = 0,93 [1]. С учетом изложенного можно при практических расчетах объединить в одном расчетном выражении оба подхода к определению начального действующего значения периодической составляющей тока КЗ (тока подпитки) асинхронного двигателя: I п0 Д i 0,93К Пi I номД . i 8 (8) Очевидно, что такой способ расчета дает более точные результаты. Контрольные вопросы 1) Какой вид короткого замыкания принимается за расчетный в системе собственных нужд 6 (10) кВ? 2) Какой способ определения начального действующего значения периодической составляющей тока подпитки точнее: - с использованием расчетного выражения (6); - с использованием расчетного выражения (7). И почему? 3) Каков смысл расчетного выражения (8)? 1.3. Расчет начального значения апериодической составляющей тока КЗ (тока подпитки) от асинхронных электродвигателей В соответствии с [1] начальное значение апериодической составляющей тока трехфазного КЗ следует определять как модуль от разности мгновенных значений полного тока в момент времени, предшествующий КЗ, и периодической составляющей тока в начальный момент КЗ. Наибольшее начальное значение апериодической составляющей тока КЗ в общем случае следует считать равным амплитуде периодической составляющей тока в начальный момент КЗ: ia 0 Д i 2I п 0 Д . (9) i Согласно [1] это выражение справедливо при следующих условиях: - сеть имеет высокую добротность, вследствие чего активным сопротивлением можно пренебречь; - цепь, в которой находится расчетная точка КЗ, до момента КЗ не была нагружена. Указанные условия не всегда выполняются для кабельных сетей напряжением 6–10 кВ, тем не менее в практических расчетах для определения начального значения апериодической 9 составляющей тока подпитки от асинхронного двигателя используется выражение (9). Дополнительным подтверждением допустимости и целесообразности такого подхода могут служить следующие рассуждения. Процесс в короткозамкнутой цепи, содержащей источник напряжения, описывается известным уравнением [2] u irk di , dt Lk где u – мгновенное значение напряжения; ние тока; (10) i – мгновенное значе- Lk – индуктивность короткозамкнутой цепи. Решение этого уравнения дает выражение для мгновенного значения тока в любой момент времени от начала КЗ: iкt где Um sin( t Zk k ) ia 0 e t / Ta , (11) U m – амплитудное значение напряжения источника; Z k – полное сопротивление участка короткозамкнутой цепи; – фазовый угол напряжения источника в момент времени t = 0; k – угол сдвига тока в цепи КЗ относительно напряжения ис- точника той же фазы; Ta – постоянная времени цепи КЗ. С точки зрения термического и электродинамического действия тока КЗ на коммутационные аппараты и токоведущие части короткозамкнутой цепи интерес представляют условия возникновения максимально возможного значения полного тока КЗ и его апериодической составляющей. Начальное значение апериодической составляющей тока КЗ для момента времени t = 0 в соответствии с выражением (11) определится как (12) ia 0 ik 0 iп0 , 10 где ik 0 – начальное значение тока КЗ, которое с учетом невоз- можности изменения тока скачком в цепи с индуктивностью равно i 0 – току предшествующего режима к моменту времени t = 0. Значение апериодической составляющей тока КЗ при t = 0 запишется следующим образом: iп 0 I пm sin( k xk rk и Из выражений (12) и (13) при что максимальное значение тока ). (13) k 90 следует, ia ,0 будет в случае, если на- пряжение в момент возникновения КЗ проходит через нулевое значение ia 0 I пm 0 и тока в цепи до КЗ нет i 0 0 . При этом 2I п 0 . Таким образом, получено уравнение, иден- тичное уравнению (9). При необходимости определения начального апериодического тока КЗ в расчетной точке системы собственных нужд, требующей учета подпитки от группы электродвигателей, следует воспользоваться выражением n iа 0 iа 0С iа 0 Д , i 1 где (14) i ia 0C – начальное значение апериодической составляющей тока КЗ от «системы»; ia 0 Д – начальное значение апериодичеi ской составляющей тока КЗ (тока подпитки) от i-го асинхронного электродвигателя. Контрольные вопросы 1) При каких условиях в расчетной цепи короткого замыкания справедливо выражение (9) для определения начального значения апериодической составляющей тока подпитки? 11 2) При каком состоянии расчетной цепи до момента короткого замыкания равны начальные значения периодической и апериодической составляющих тока подпитки? 1.4. Расчет периодической составляющей тока трехфазного КЗ от асинхронных электродвигателей в произвольный момент времени По аналогии с выражением (1) можно записать: n I пt I пtС I пt Д , i 1 (15) i где I пt – суммарное действующее значение периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени t при коротком замыкании в расчетных точках К1 и К2; I пtС – действующее значение периодической составляющей тока КЗ от «системы» к моменту времени t . С учетом того факта, что амплитуда периодической составляющей тока КЗ от «системы» не изменяет своего значения с течением времени, можно записать: I п 0С I пtС I п С . (16) Таким образом, решение поставленной задачи сводится к определению периодической составляющей тока КЗ от асинхронных двигателей к произвольному моменту времени. В общем случае периодическую составляющую тока КЗ от асинхронных двигателей в произвольный момент времени следует определять путем решения соответствующей системы дифференциальных уравнений переходного процесса с использованием средств вычислительной техники. Для приближенных расчетов в соответствии с [1] рекомендуется использовать специальные типовые (расчетные) кривые, представленные на рис. 2. 12 Рис. 2. Типовые кривые изменения относительного значения периодической составляющей тока КЗ от асинхронных электродвигателей При построении типовых кривых действующее значение периодической составляющей тока КЗ в разные моменты времени I пt отнесены к начальному действующему значению Дш этой составляющей I п0 Д : i I пt Д t Дi i I п0 Д . (17) i Учтена и удаленность расчетной точки КЗ от асинхронного двигателя при помощи отношения действующего значения периодической составляющей тока двигателя в начальный момент КЗ к его номинальному току: I п 0( ном ) Д Iп0Д i I ном Д i . (18) i Таким образом, действующее значение периодической составляющей тока КЗ от асинхронного двигателя в произвольный момент времени будет равна I пt Д i t Дi Iп0Д i t Дi 13 I п 0( ном ) Д I номД . i i (19) Очевидно, что при помощи специальной математической обработки результатов, полученных по типовым кривым, представленным на рис. 2, для разных асинхронных двигателей, применяемых в системе собственных нужд, можно получить значения постоянных времени затухания периодической составляющей тока КЗ (тока подпитки). Такая работа была проведена на кафедре «Электрические станции, подстанции и диагностика электрооборудования» доцентом В.С. Козулиным. Методом экспоненциальной регрессии на основании типовых кривых получены следующие значения постоянных времени затухания периодической составляющей тока КЗ от асинхронных двигателей: Tп Д = 0,158 с; I п 0( ном ) = 2 I п 0( ном ) = 3 Tп Д = 0,115 с; I п 0( ном ) = 4 Tп Д = 0,089 с; I п 0( ном ) Tп Д = 0,072 с. 5 В соответствии с указанными преобразованиями можно записать следующее выражение: I пt Д Iп0Д e i t /Tп Д i , (20) i где t – интересующий момент времени от начала КЗ; TпД – по- i стоянная времени затухания периодической составляющей тока КЗ i-го асинхронного двигателя. Использование формулы (20) значительно упрощает расчеты по сравнению с типовыми кривыми при сохранении точности расчетов. Записанное ранее для расчетной точки КЗ выражение (15) примет другой вид: n I пt I пtС I п0 Д e i i 1 14 t /Tп Дi . (21) Контрольные вопросы 1) На каком основании справедливо расчетное выражение (16)? 2) Каким образом учтена удаленность расчетной точки КЗ от асинхронных двигателей при определении периодической составляющей тока подпитки к произвольному моменту времени? 3) Каков физический смысл постоянной времени затухания периодической составляющей тока подпитки с течением времени? 4) Почему затухает со временем периодическая составляющая тока подпитки от асинхронного двигателя в отличие от периодического тока КЗ от «системы»? 1.5. Расчет апериодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени По аналогии с выражением (15) можно записать: n iаt iаtС iаt Д , где (22) i i 1 iаtС – значение апериодической составляющей тока КЗ «сис- темы» в произвольный момент времени t ; iаt Д – значение апеi риодической составляющей тока КЗ i-го асинхронного двигателя (тока подпитки) в произвольный момент времени t . В отличие от периодической составляющей тока КЗ «системы» апериодическая составляющая затухает с течением времени. В простых радиальных схемах (а именно такой и является расчетная схема при КЗ на шинах собственных нужд 6 кВ или в прилегающей кабельной сети) в соответствии с [1] апериодическую составляющую тока КЗ в произвольный момент времени следует определять по формуле iаt iа 0 e t /Tа 15 , (23) где Tа – постоянная времени затухания апериодической состав- ляющей тока КЗ, с. Постоянную времени Tа в общем случае определяют по выражению X экв , синхр Rэкв Tа где (24) X экв и Rэкв – эквивалентные индуктивное и активное сопро- тивления цепи КЗ, Ом; синхр – синхронная угловая частота на- пряжения сети, рад/с. Какой бы сложной ни была электрическая схема соединений электростанции, место подключения рабочих и резервных трансформаторов собственных нужд вполне можно рассматривать как шины неизменного напряжения (иначе – систему беско0 ). нечной мощности: S ; X В таком случае величина тока КЗ за рабочим или резервным трансформатором собственных нужд, изменение тока КЗ с течением времени будут определяться типом и параметрами используемых трансформаторов. В этой связи постоянную времени затухания апериодической составляющей тока КЗ «системы» можно определить через параметры трансформатора следующим образом: TаС XТ синхр где RТ , (25) X Т и RТ – соответственно индуктивное и активное сопро- тивления трансформатора собственных нужд, Ом. Сопротивления трансформаторов определяются с использованием паспортных данных по следующим формулам: 16 XТ U 2 к RТ 100 Pк SТном 2 2 U ном 104 , SТном 2 PкU ном 106 , 2 SТном (26) (27) где U к – напряжение короткого замыкания трансформатора, %; SТном – номинальная мощность трансформатора, кВА; Pк – потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт; U ном – номинальное напряжение обмотки, примыкающей к расчетной точке КЗ, кВ. При указанных единицах измерения величин, входящих в формулы, X Т и RТ будут рассчитаны в миллиомах. В случае затруднений при определении X Т и RТ можно воспользоваться расчетными кривыми, приведенными в [2] и представленными на рис. 3. Рис. 3. Кривые для определения ударных коэффициентов и постоянных времени затухания апериодической составляющей тока КЗ при КЗ за трансформатором собственных нужд Определение величины апериодической составляющей тока КЗ от асинхронного электродвигателя в произвольный момент времени имеет свои особенности. 17 В соответствии с [1] электрические машины при определении постоянной времени Tа представляются индуктивным сопротивлением обратной последовательности и сопротивлением постоянному току обмотки статора при нормированной рабочей температуре этой обмотки. Для асинхронных электродвигателей принимается X 2 X Д , причем значение X Д определяется по приведенной ранее формуле (3). При отсутствии данных о сопротивлении постоянному току обмотки статора асинхронных двигателей это сопротивление RД , Ом, допускается определять по формуле RД где 2 sном U ном cos ном , 100 100 Pном (28) sном – номинальное скольжение электродвигателя, %; – КПД двигателя, %. Таким образом, значение постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ от асинхронного двигателя определится по выражению XД Tа Д синхр RД . (29) Окончательно уравнение для расчета апериодической составляющей тока КЗ в расчетной точке К1 (или К2) в произвольный момент времени будет выглядеть следующим образом: n iаt iа 0С e t /TаС iа 0 Д e i 1 где t /Tа Дi , (30) i iа 0 Д ; Tа Д – соответственно начальное значение апериодиi i ческой составляющей тока КЗ i-го двигателя и постоянная времени затухания этой составляющей. С учетом выражений (9) и (13) уравнение для апериодической составляющей тока КЗ в расчетной точке К1 (или К2) примет вид 18 n iаt 2 I п 0С e t /TаС 2I п0 Д e t /Ta Дi . (31) i i 1 Контрольные вопросы 1) Почему постоянную времени затухания апериодического тока «системы» при КЗ в цепях собственных нужд можно определять по расчетному выражению (25)? 2) Какими параметрами асинхронного двигателя определяется степень затухания апериодической составляющей тока подпитки? 1.6. Расчет ударного тока трехфазного короткого замыкания Определение ударного тока КЗ входит в обязательный перечень величин, определяемых при расчетах режима КЗ в любой электрической цепи. Значение (величина) ударного тока является определяющей при расчетах электродинамического воздействия тока КЗ на коммутационные аппараты и токоведущие части, подлежащие проверке на электродинамическую стойкость в режиме КЗ. В соответствии с [1] при расчетах ударного тока КЗ допускается принимать, что от начального момента КЗ до момента времени, когда ток оказывается ударным, амплитуда периодической составляющей тока КЗ остается неизменной, равной амплитуде этой составляющей в начальный момент КЗ. Исключение составляют случаи, когда расчетная точка КЗ находится вблизи асинхронных двигателей. Расчетные точки КЗ в системе собственных нужд электростанции (точка К1 или К2 на рис.1) делят расчетную схему на две независимые ветви. В этом случае в соответствии с [1] ударный ток КЗ допустимо определять как сумму ударных токов от отдельных ветвей, то есть в нашем случае как n iуд iудС iудД , i 1 19 i (32) где i удС – ударный ток в ветви «системы»; i удД – ударный ток i-го i асинхронного двигателя. Так как расчетная схема режима КЗ является радиальной, ударный ток следует определять по формуле iуд где K уд 2I п 0 , (33) K уд – ударный коэффициент; I п 0 – начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ. При отношении в расчетной ветви X экв / Rэкв 5 ударный коэффициент допустимо определять по формуле K уд где 1 e 0,01/ Tа , (34) Tа – постоянная времени затухания апериодической состав- ляющей тока КЗ, с. Использование выражения (34) для определения K уд предполагает, что при приближенных расчетах в электрических цепях напряжением свыше 1 кВ ударный ток возникает через 0,01 с после начала режима КЗ. Выражение (34) в полной мере справедливо для составляющей ударного тока в ветви «системы». В этом случае амплитуда периодической составляющей тока КЗ не изменяется к моменту наступления ударного тока. В отношении составляющей ударного тока от асинхронного электродвигателя выражение (34) требует корректировки, что и было отмечено в начале подразд. 1.5. Амплитуда периодической составляющей тока КЗ от асинхронных двигателей будет затухать со временем из-за торможения двигателей при снижении напряжения на шинах собственных нужд в режиме КЗ. Таким образом, для более корректного определения ударного коэффициента в ветви асинхронного двигателя необходимо знать степень затухания и периодической, и апериодической составляющих тока подпитки к моменту возникновения ударного тока ( t = 0,01 с для радиальной расчетной схемы режима КЗ). Исходя из того, что в состав ударного тока в любой радиальной цепи входит сумма мгновенных значений периодической 20 и апериодической составляющих к моменту времени t = 0,01 с, с учетом представленных ранее выражений (20) и (23) можно записать следующее выражение для ударного тока в цепи асинхронного двигателя: iудД 0,01/Tп Дi 2I п0 Д e i 2I п0 Д e i 0,01/Tа Дi , (35) i где первое слагаемое учитывает затухание периодической составляющей тока подпитки i-го двигателя к моменту возникновения ударного тока, а второе слагаемое – затухание апериодической составляющей к тому же моменту времени. Преобразуя выражение (35), получим iудД 2I п 0 Д e i 0,01/Tп Дi e 0,01/Tа Дi , (36) i где выражение в скобках и будет представлять формулу для определения ударного коэффициента в ветви асинхронного двигателя. Таким образом, ударный коэффициент для определения ударного тока КЗ в ветви асинхронного электродвигателя следует определять по выражению K удД e 0,01/Tп Дi e 0,01/Tа Дi . (37) i С учетом формулы (32) суммарный ударный ток в расчетной точке (К1 или К2) при КЗ в системе собственных нужд следует определять по выражению n iуд K удС 2I п 0С K удД i 1 i 2I п 0 Д . (38) i Контрольные вопросы 1) Каковы минимально возможное и максимально возможное значения ударного коэффициента K уд в расчетной электрической цепи? 21 2) Отличаются ли мгновенные значения периодической и апериодической составляющих в составе ударного тока КЗ «системы» от своих начальных значений? 3) Отличаются ли от своих начальных значений мгновенные значения периодической и апериодической составляющих в ударном токе КЗ от асинхронного двигателя? 1.7. Использование в расчетах тока КЗ в системе собственных нужд характеристик эквивалентного асинхронного электродвигателя Методы расчета тока КЗ в электрических цепях системы собственных нужд электростанций, изложенные в подразд. 1.1– 1.5 в соответствии с [1], предполагают учет индивидуальных характеристик каждого из группы электродвигателей, непосредственно присоединенных к расчетной точке КЗ и подпитывающих место КЗ током короткого замыкания. Это прослеживается и по виду расчетных формул (1), (14), (15), (21), (22), (30), (31), (32), (38). Подобный расчет требует сбора и обработки большого объема информации о двигателях и серьезных трудозатрат. Именно по этой причине появилась идея замены группы электродвигателей, непосредственно подключенных к расчетной точке КЗ, одним, эквивалентным, электродвигателем с усредненными эквивалентными характеристиками. Еще в 1975 году в первом издании Руководящих указаний по расчету тока КЗ, выпущенных Главтехуправлением Минэнерго СССР, были рекомендованы для использования в практических расчетах следующие параметры эквивалентного двигателя собственных нужд, замещающего группу асинхронных двигателей, подключенных к одной системе (секции) сборных шин 6 кВ: n - номинальная мощность, кВт – PномД ; i i 1 - номинальное напряжение, кВ – U ном Д ; - коэффициент полезного действия , о.е. – - коэффициент мощности, cos Д Д о.е. – 0,94; 0,87; - постоянная времени затухания периодической 22 составляющей тока КЗ Tп Д , с – 0,07; - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ Tа Д , с – 0,04; - ударный коэффициент K уд , о.е. – 1,65; - кратность пускового тока K П , о.е. – 5,6. Приведенные характеристики эквивалентного двигателя до настоящего времени широко используются в расчетной практике, особенно для расчетов режима КЗ в системе собственных нужд тепловых электростанций. Весьма широко распространено следующее расчетное выражение для определения начального действующего значения периодической составляющей тока КЗ от группы асинхронных электродвигателей: n Pном Д Iп0 Д 4, 0 i 1 U ном Д i . (39) В выражении (39) объединены два упомянутых выше подхода к определению начального периодического тока КЗ от электродвигателей: - предположение, что начальное значение периодической составляющей тока подпитки равно пусковому току; - при определении пускового тока использованы характеристики эквивалентного двигателя, рекомендованные в [2]. Это легко подтверждается следующим простейшим расчетом: I п0 Д I пуск Д Pном Д KП Д = 5, 6 Pном Д cos i 0,94 0,87 3 U ном Д 23 Д i 3 U ном Д 4, 0 = Pном Д U ном Д . Естественно, что введение в оборот эквивалентного электродвигателя значительно упрощает и расчетные выражения, и сами расчеты. Однако следует отметить, что за прошедшие годы многое изменилось и в конструкции асинхронных электродвигателей, и в их характеристиках. Изменения требуют перепроверки и уточнения эквивалентных характеристик. Такая работа проводится и обобщается. Практика расчетов показывает, что уточнения, прежде всего, требуют значения постоянных времени затухания периодической и апериодической составляющих тока КЗ (тока подпитки) и связанного с этими величинами ударного коэффициента. Тем более это актуально в условиях внедрения в практику быстродействующих релейных защит и высоковольтных выключателей. В работе специалистов Санкт-Петербургского технического университета [3], например, на основе анализа характеристик асинхронных двигателей в системе собственных нужд АЭС предлагаются следующие значения постоянных времени для практических расчетов: - постоянная времени затухания периодической составляющей тока КЗ от эквивалентного двигателя Tп Д : 0,07 с – для ТЭС; 0,09 с – для АЭС с реактором РБМК-1000; 0,1 с – для АЭС с реактором ВВЭР-1000; - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ от эквивалентного двигателя Tа Д : 0,04 с – для ТЭС; 0,053 с – для АЭС с реактором РБМК-1000; 0,067 с – для АЭС с реактором ВВЭР-1000. Очевидно, что уточнения требуются и для электростанций типа ТЭС. В этой связи интерес представляет тот факт, что электродвигатели в режиме КЗ подпитывают место КЗ через собственные кабели разного сечения и значительной длины. Учет сопротивления кабеля (и индуктивного, и активного), несомненно, повлияет на соотношение результирующих индуктивных и активных сопротивлений цепи двигатель – кабель, а значит, на величину постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ и ударного коэффициента. 24 Следует отметить, что индуктивное сопротивление кабеля мало зависит от величины сечения токоведущей жилы, в то время как зависимость активного сопротивления кабеля от сечения значительна (см. табл.1). В этой связи целесообразно проводить анализ для достаточно узкого спектра сечений, удовлетворяющих условиям термической стойкости кабельных линий в системе собственных нужд электростанций с трансформаторами собственных нужд (ТСН) различной мощности. При принятой в нашей энергетике системе электроснабжения рабочие и резервные ТСН можно считать подключенными со стороны высшего напряжения к «системе бесконечной мощности». Исходя из этого допущения в [3] определены и представлены термически стойкие сечения кабельных линий с бумажной пропитанной изоляцией при КЗ за ТСН мощностью от 25 до 63 МВА: - мощность ТСН, МВА – 25 32 40 63; - минимальное термически2 стойкое сечение кабеля, мм – 70 70 120 185. Таблица 1. Сопротивление жил кабелей с бумажной изоляцией Сечение, Активное сопротивление, Индуктивное сопротивление, мм2 Ом/км Ом/км 70 0,443 0,080 95 0,326 0,078 120 0,258 0,076 150 0,206 0,074 185 0,167 0,073 240 0,129 0,071 Значение постоянной времени затухания апериодической составляющей тока подпитки места КЗ от асинхронного электродвигателя определяется по выражению (29). Если рассмотреть эквивалентную цепь двигатель – кабель, то выражение примет следующий вид: Tа Д XД RД X каб , (40) Rкаб где X каб – индуктивное сопротивление рассматриваемого кабеля; Rкаб – активное сопротивление того же кабеля. На кафедре «Электрические станции, подстанции и диагностика электрооборудования» проводятся объемные расчеты 25 для групп двигателей собственных нужд электрических станций разного типа с блоками мощностью от 100 до 1000 МВт. Эквивалентирование параметров отдельных двигателей вместе с питающими кабелями дало ряд практических предложений по характеристикам эквивалентного двигателя собственных нужд. В качестве иллюстрации приводятся результаты расчетов по двигателю типа ДАЗО-15-49-10 мощностью 630 кВт, питае2 мому кабелем 6 кВ длиной 200 м, с сечением жилы 70 мм : - постоянная времени затухания апериодического тока КЗ двигателя без учета параметров кабеля – 0,058 с; - с учетом сопротивления питающего кабеля – 0,05 с. В данном конкретном случае налицо существенное уменьшение величины постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ. В общем случае очевидна зависимость этой тенденции от сечения и длины питающих кабелей. Контрольные вопросы 1) Что означает термин «эквивалентный асинхронный электродвигатель» в системе собственных нужд электростанций? 2) По какой причине характеристики эквивалентного электродвигателя требуют периодического уточнения? 1.8. Учет теплового спада тока КЗ в электрических цепях системы собственных нужд 6 кВ электрических станций Учет параметров кабельной линии при определении постоянной времени затухания апериодического тока подпитки места КЗ от асинхронных двигателей, то есть рассмотрение расчетной точки КЗ в конце кабельной линии, возвращает к многолетней дискуссии о необходимости учета при расчетах режима КЗ так называемого «теплового спада тока КЗ». Речь идет об увеличении активного сопротивления при нагреве жилы кабеля током КЗ, а значит, и об уменьшении тока КЗ в расчетной точке в конце кабельной линии по сравнению с расчетной точкой КЗ в начале кабеля. Эффект теплового спада тока трехфазного КЗ в соответствии с [4] следует учитывать в тех случаях, когда активное со26 противление проводника к моменту КЗ составляет не менее 20 % от суммарного индуктивного сопротивления цепи КЗ. Активное сопротивление проводника при его начальной температуре н определяется по формуле Rн р Rуд l н р где , (41) норм Rуд – удельное активное сопротивление проводника, Ом/км при нормированной температуре водника до места КЗ, км; р норм = 20 °С; l – длина про- – условная температура, равная для меди 234 °С, для алюминия – 236 °С. Увеличение активного сопротивления проводника при КЗ следует учитывать с помощью коэффициента K : R где Rн K , (42) K – коэффициент увеличения активного сопротивления проводника, который зависит от материала, а также от начальной и конечной температур проводника и определяется по формуле K где н и к р к р н , (43) – соответственно начальная и конечная температу- ры проводника. При отличии начальной температуры жилы кабеля от указанной ( н = 20 °С) коэффициент K должен быть пересчитан с помощью формулы K K 20 С p (20) н p 27 , (44) где K 20 – значение коэффициента при н = 20 °С; н– фак- тическое значение начальной температуры жилы кабеля. На кафедре «Электрические станции, подстанции и диагностика электрооборудования» проведены многочисленные проверочные расчеты с учетом теплового спада тока КЗ по приведенной выше методике. Все расчеты проведены студентами специальности «Электрические станции» в рамках учебноисследовательской работы (УИР) для современных электростанций с блоками разной мощности. В качестве примера приводятся результаты исследований режима КЗ для наиболее загруженной секции пылеугольного блока мощностью 500 МВт. Расчет величины тока КЗ проведен с учетом подпитки места КЗ от асинхронных двигателей, определена температура кабельных линий разного сечения в момент отключения КЗ (выбрано время отключения tоткл = 0,4 с). Результаты расчета приведены в табл. 2. Таблица 2. Значение конечных температур для кабелей разного сечения Сечение 95 120 150 185 240 жилы, мм2 Температура 401,93 240,8 182,2 152,9 123,6 жилы, °С Значения активных и индуктивных сопротивлений жил кабелей, приведенных в табл.2, указаны в табл. 1. Расчет тока КЗ проведен с учетом параметров ТСН мощностью 40 МВА. Минимальным термически стойким сечением кабеля в данных расчетных условиях оказалось сечение q = 150 2 мм (конечная температура менее 200 °С). Именно для этого сечения проведено сравнение величин тока КЗ без учета параметров кабеля, с учетом сопротивлений кабеля, но без учета теплового спада тока КЗ, наконец с учетом теплового спада тока КЗ. Для анализа рассматривались два значения длины питающего кабеля: 100 и 300 м. Для кабелей длиной 100 м отношение активного сопротивления кабеля к суммарному индуктивному сопротивлению расчетной цепи КЗ оказалось менее 20 %, что в соответствии с [4] позволило вывести эти примеры из дальнейшего рассмотрения. 28 Расчеты по кабелю длиной 300 м дали следующие результаты: - учет сопротивлений кабеля (без рассмотрения эффекта теплового спада тока КЗ) дал снижение величины периодического тока от «системы» на 11 % по сравнению с током при КЗ в начале кабеля; - учет эффекта теплового спада дал уменьшение периодического тока от «системы» на 13 %. Сравнимые значения уменьшения тока КЗ получены и для периодических токов подпитки от асинхронных двигателей. Таким образом, на электрических станциях с мощными блоками учет теплового спада тока КЗ за счет увеличения активного сопротивления кабельной линии при КЗ в конце линии имеет смысл для решения специфических задач по определению чувствительности релейных защит рабочих и резервных вводов КРУСН 6 кВ. Даже в этом случае расчеты целесообразно проводить только для длинных кабельных линий ( l 200 м). С точки зрения выбора коммутационных аппаратов и токоведущих частей по режиму КЗ тепловой спад тока КЗ можно не рассматривать, чтобы не усложнять и без того сложные расчеты. Такое решение не приведет к снижению достоверности результатов решаемых задач. 2. ТЕРМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ В СИСТЕМЕ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ Термическая стойкость кабелей определяется для режима короткого замыкания. Токи короткого замыкания (токи КЗ) значительно превышают токи нормального режима, могут привести к нагреву жил кабеля до температур, опасных для проводникового материала и изоляции кабеля. В любом случае выделение тепла от протекающих по жилам кабеля токов происходит одновременно с передачей тепла в окружающую среду. В режиме продолжительных нагрузок наступает установившийся режим процессов нагрева и охлаждения. Жилы кабеля, изоляция, защитные покровы приобретают установившуюся (неизменную) температуру. Если тепло, выделяемое токами в проводниковом материале кабеля, определяется достаточно просто, то тепло, пере29 даваемое в окружающую среду, определяется путем решения системы сложных уравнений, так как на пути теплового потока находятся различные барьеры с разными физическими характеристиками (изоляция жил, поясная изоляция, защитные покровы, броня и др.). Основным базовым допущением, широко используемым и значительно упрощающим расчеты по определению термической стойкости кабелей, является предположение, что за период КЗ (кратковременный аварийный режим, отключаемый устройствами релейной защиты) тепло, выделяемое токами КЗ в проводнике, целиком идет на нагрев проводника кабеля и не передается в окружающую среду. Базовым нормативным документом, определяющим методы расчета термической стойкости проводников в электрических цепях переменного тока, является ГОСТ Р 52736-2007 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия токов короткого замыкания» [5]. В соответствии с [5] при расчетном времени отключения короткого замыкания менее 1 секунды процесс нагрева проводником можно считать адиабатическим, то есть без учета отдачи тепла в окружающую среду. Из этого предположения вытекают следующие базовые выражения, определяющие путь решения задачи по определению термической стойкости кабелей. При коротком замыкании за время dt в проводнике кабеля выделяется определенное количество тепла: I kt2 r Q1 где t, I kt – действующее значение полного тока КЗ; r сопротивление проводника при температуре r где (45) 0 0 1 – активное : l , q (46) – удельное сопротивление проводника при температуре = 0 °С – температурный коэффициент сопротивления; длина проводника; q – сечение проводника. l – Тепло, идущее на нагрев проводника, определяется как , (47) Q2 G C 30 где G – масса проводника; C – удельная теплоемкость мате- риала проводника кабеля при температуре . С учетом предположения, что в режиме КЗ передача тепла в окружающую среду отсутствует, можно записать: Q1 2 или I kt r Q2 Если учесть, что l q , где C0 1 риала проводника кабеля; C G t G C – . плотность мате, где C0 – теп- лоемкость проводника при = 0 °С; – температурный коэффициент теплоемкости, можно получить следующее уравнение: 1 2 I kt q2 C0 1 0 1 t . Интегрирование левой и правой частей данного уравнения по соответствующим переменным: времени t (от 0 до tоткл ) и температуре К (от Н – начального значения перед КЗ; до – конечного значения в момент отключения КЗ), дает новое исходное уравнение для определения температуры жилы кабеля в момент отключения КЗ. Именно значение температуры на поверхности жилы кабеля к моменту отключения КЗ и является основным критерием термической стойкости кабеля в режиме короткого замыкания. Итак, AК Здесь AH BK . q2 (48) AН и AК – функции удельной теплоемкости мате- риала проводника кабеля, его удельного сопротивления и температуры нагрева соответственно перед КЗ и в момент отключения КЗ; BК – интеграл Джоуля, физически представляющий импульс квадратичного тока КЗ, пропорциональный количеству тепла, выделенному током КЗ к моменту отключения цепи. Функция AК к моменту отключения КЗ определяется как 31 AК BК . q2 AН (49) Для определения температуры жилы кабеля к моменту отключения КЗ необходимо воспользоваться специальными кривыми, отражающими зависимость температуры жилы кабеля от функции (параметра) A . Указанные кривые построены для жестких шин, кабелей и проводов, изготовленных из разных проводниковых материалов и сплавов (рис. 4). Рис. 4. Кривые для определения температуры нагрева проводников; материалы: 1 – ММ; 2 – МТ; 3 – АМ; 4 – АТ; 5 – АДО; 6 – АД31Т1; 7 – АД31Т; 8 – Ст Расчеты по определению температуры жилы кабеля к моменту отключения КЗ целесообразно вести в такой последовательности: - определяется значение начальной температуры жилы кабеля по режиму, предшествующему КЗ: н где 0 доп 0 окр I раб / доп 2 , – фактическая температура окружающей среды; (50) доп – длительно допустимая температура токопроводящих жил кабеля; окр – условная (нормированная) температура окружающей среды (при прокладке в земле + – рабочий ток кабеля, А; I доп 15 °С; в воздухе + 25 °С); I раб – длительно допустимый ток на- грузки кабеля, А; 32 - по соответствующей кривой (рис. 4) определяется значение функции (параметра) AН для известного значения начальной температуры жилы кабеля; - по выражению (49) определяется значение функции AК для температуры жилы кабеля в момент отключения КЗ; - по найденному значению AК с использованием выбранной кривой на рис. 4 определяется температура жилы кабеля в момент отключения КЗ K . Кабель удовлетворяет условиям термической стойкости, если К где К доп Кдоп , – предельно допустимая температура жилы кабеля в режиме КЗ. Значения К доп представлены в табл. 3. Таблица 3. Предельно допустимые температуры нагрева кабелей в режиме КЗ Вид кабеля К доп , °С Кабели с бумажной пропитанной изоляцией с медными и алюминиевыми жилами в сетях напряжением, кВ: до 10 200 20–35 130 110–220 125 Кабели с медными и алюминиевыми жилами и изоляцией из: поливинил хлоридного пластиката 160 резины 150 полиэтилена (до 35 кВ) 130 сшитого полиэтилена 250 Очевидно, что решающим элементом в цепи расчетов термической стойкости кабельных линий является определение интеграла Джоуля. Контрольные вопросы 1) Что означает термин «термическая стойкость проводников и аппаратов» в режиме короткого замыкания в расчетной точке электрической цепи? 33 2) Что означает термин «адиабатический нагрев в режиме короткого замыкания»? 3) Каким образом определяется расчетная продолжительность короткого замыкания при проверке термической стойкости проводников и аппаратов? 4) Что является основным критерием термической стойкости проводников в режиме короткого замыкания? 5) Время срабатывания какой релейной защиты из существующего комплекта защит присоединения используется при определении термической стойкости проводников и аппаратов? 2.1. Определение интеграла Джоуля Значение интеграла Джоуля зависит от исходной расчетной схемы режима КЗ, расчетной точки КЗ, расчетного вида и продолжительности КЗ. Расчетным видом КЗ в цепях собственных нужд электростанций напряжением выше 1 кВ является трехфазное короткое замыкание. Расчетная продолжительность КЗ при проверке кабелей на термическую стойкость определяется как сумма времени действия основной релейной защиты, в зону действия которой входит проверяемый кабель, и полного времени отключения ближайшего к месту КЗ выключателя. Интеграл Джоуля допускается определять приближенно, как сумму интегралов от периодической и апериодической составляющих тока КЗ: ВК ВКп ВКа , (51) ВКп – интеграл Джоуля от периодической составляющей тока КЗ; ВК – интеграл Джоуля от апериодической составляюа где щей тока КЗ. Очевидно, что интеграл Джоуля является сложной функцией параметров источников энергии, конфигурации исходной расчетной схемы, положения расчетной точки КЗ относительно источников энергии, ее удаленности от источников. Рассматриваемая расчетная точка КЗ в системе собственных нужд электростанций (точка К1 или К2) является удаленной точкой КЗ от генераторов электростанции и других источников, объединенных понятием «система». В то же время расчетная 34 точка КЗ приближена к группе электродвигателей, используемых в качестве привода рабочих машин собственных нужд. В расчетной точке КЗ, приближенной к группе электродвигателей, интеграл Джоуля определяется по формуле BK I п20С 2I п 0С I п 0 Д QД I п20 Д BД tоткл 2 tоткл /2Tаэкв 4 I п 0С I п 0 Д Tаэкв Tа Д I п20 Д Tа Д 1 e Tаэкв Tа Д I п20С Tаэкв 1 e 1 e 2tоткл /Tаэкв tэкв Tаэкв Tа Д /TаэквTа Д , I п 0С – действующее начальное значение периодической составляющей тока КЗ «системы»; I п 0 – действующее начальД где ное значение периодической составляющей тока подпитки места КЗ от двигателя (или группы двигателей, представленной в виде эквивалентного двигателя); QД – относительное значение ин- теграла Джоуля от периодической составляющей тока подпитки от двигателя (эквивалентного двигателя); ВД – относительное значение интеграла Джоуля от квадрата периодической составляющей тока подпитки от двигателя (эквивалентного двигателя); Tаэкв – эквивалентная постоянная времени затухания апериоди- ческой составляющей тока КЗ «системы»; Tа Д –эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ от двигателя (эквивалентного двигателя). Значения относительных интегралов Джоуля при найденной удаленности точки КЗ от двигателя (эквивалентного двигателя) можно определить для асинхронных двигателей по специальным кривым, приведенным на рис. 5. 35 Рис. 5. Кривые для определения относительных интегралов Джоуля от асинхронных электродвигателей При выполнении условия tоткл 3Tа значение интеграД ла Джоуля допускается определять по более простой формуле ВК ( I п20С 2 I п 0С I п 0 Д QД I п20С Tаэкв I п20 Д ВД )tоткл 4 I п 0С I п 0 Д Tаэкв Tа Д I п20 Д Tа Д Tаэкв Tад . (52) Следует напомнить, что удаленность расчетной точки КЗ от асинхронного электродвигателя при определении относительных значений интеграла Джоуля по расчетным кривым, представленным на рис. 2, рассчитывалась с помощью выражения (18). Методика определения значения интеграла Джоуля, изложенная в разд. 2.1, является графоаналитической, предполагающей использование специальных расчетных кривых, что вызывает определенные трудности при проведении практических расчетов. В реальной практике широко используется аналитический метод определения интеграла Джоуля при КЗ вблизи группы электродвигателей, дающий идентичные результаты [2, 5]. 36 Интеграл Джоуля складывается из импульсов от совместного действия периодической и апериодической составляющих тока КЗ: BK BKп BKа . (53) Интеграл Джоуля от совместного действия периодических составляющих токов КЗ определится по выражению I п20С tоткл BКп 0,5 I п20 Д Tп Д 2 I п 0С I п 0 Д TпД . Интеграл Джоуля от совместного действия апериодических составляющих токов КЗ определится по формуле BKа ( I п 0С I п 0 Д )2 Tасх . Суммарный интеграл Джоуля может быть определен по следующему выражению: BK I п20С (tоткл I п20 Д (0,5 Tп Д Tасх ) 2 I п 0С I п 0 Д (TпД Tасх ) Tасх ) . (54) В формуле (54) использованы следующие величины: I п 0С – начальное значение периодической составляющей тока КЗ от «системы»; I п0 Д – начальное значение периодической составляющей тока подпитки от двигателя (группы двигателей); tоткл – время действия тока КЗ (время отключения); Tп Д – постоянная времени затухания периодической составляющей тока подпитки от двигателя (группы двигателей); Tасх – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ для всей схемы. Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ для всей расчетной схемы определяется по выражению Tасх I п 0С TаС I п 0С I п 0 Д Tа Д I п0 Д 37 , (55) TаС – эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ от «системы»; Tа – постоянная Д где времени затухания апериодической составляющей тока подпитки места КЗ от двигателя (эквивалентного двигателя). Контрольные вопросы 1) Поясните физический смысл понятия «интеграл Джоуля» в режиме короткого замыкания в расчетной электрической цепи. 2) Поясните особенности расчета интеграла Джоуля при КЗ в расчетной точке, приближенной к группе асинхронных двигателей собственных нужд электростанций. 3) Из каких составляющих складывается расчетная продолжительность КЗ при определении интеграла Джоуля в целях проверки термической стойкости проводников? 2.2. О возможности использования циркуляра №Ц–02–98(Э) для определения термической стойкости кабелей Данный циркуляр был опубликован Департаментом стратегии развития и научно-технической политики РАО «ЕЭС России» в марте 1998 года [6]. Циркуляр содержит рекомендации по проверке кабелей на термическую стойкость и невозгораемость в сетях собственных нужд электростанций. Для расчетов и принятия решений используется номограмма, построенная на основании уравнения, выражающего зависимость температуры жилы кабеля непосредственно после КЗ от температуры жилы до КЗ, режима КЗ, конструктивных и теплофизических параметров жилы кабеля: К где К Н ek a ek 1 , – температура жилы к моменту отключения КЗ; (56) Н – температура жилы до КЗ; a – величина, обратная температурному коэффициенту электрического сопротивления при 0 °С, равная 228 °С. 38 k b BK , q2 (57) где b – постоянная, характеризующая теплофизические свойст4 2 ва материала жилы (мм /(кА с)), равная 45,65 для алюминия и 19,58 для меди; BК – интеграл Джоуля; q – сечение жилы кабеля. Предложенная в циркуляре методика не противоречит принципам определения конечной температуры жилы кабеля при воздействии тока КЗ, представленным в начале главы 2, так как расчетные выражения, используемые в циркуляре, получены путем решения уравнения теплового баланса токоведущей жилы кабеля в режиме КЗ (49). Использование для построения номограммы выражения (56) приводит к прямолинейным зависимостям параметров номограммы (рис. 6). Это увеличивает точность расчетов и точность интерполирования результатов внутри интервалов. Рис. 6. Номограмма для выбора силовых кабелей Определение конечной температуры жилы кабеля производится в такой последовательности: - определяется значение температуры жилы до КЗ H (по выражению (50)); - определяется значение коэффициента k (по выражению (57)); 39 - находится точка пересечения вертикальной линии ( H )и наклонной ( k ); - от точки пересечения проводится горизонтальная линия до оси K . При проверке кабелей на термическую стойкость и невозгораемость по значению температуры к моменту отключения КЗ следует пользоваться следующими рекомендациями: - расчетная точка КЗ выбирается в начале кабеля; - при проверке параллельного пучка кабелей расчетная точка КЗ также выбирается в начале каждого кабеля пучка. Контрольные вопросы 1) Поясните принципиальную разницу в методиках проверки термической стойкости кабельных линий в соответствии с циркуляром №Ц-02-98(Э) и национальным стандартом [5]. 2) Каким образом определяется расчетная продолжительность КЗ для определения интеграла Джоуля, входящего в выражение (57)? 2.3. Упрощенный способ определения термической стойкости кабельных линий Если при выборе кабеля определяющим условием является его термическая стойкость при КЗ (этот случай характерен для кабелей, питающих незначительные нагрузки и имеющих малое сечение, определяемое по условиям длительного режима), то появляется возможность определить необходимое, термически стойкое минимальное сечение кабеля, температура жилы которого в конце КЗ будет не больше предельно допустимой. Искомое минимальное сечение проводника (жилы кабеля) BK qmin C . (58) Расчетное выражение получено из следующих предположений: - нагрузка кабеля перед режимом КЗ была равна продолжительно допустимой; 40 - температура окружающей среды в момент КЗ была равна нормированному значению. В таком случае температура жилы кабеля до режима КЗ будет равняться длительно допустимой температуре жилы кабеля в соответствии с выражением (50), то есть величине известной, нормированной. Предельные температуры кабелей разных конструкций к моменту отключения КЗ также нормированы (известны). Таким образом, параметр C – это не что иное, как C AKдоп AKном . (59) В табл. 4 приведены значения параметра C для кабелей, изготовленных из различного проводникового материала, имеющих различную изоляцию и работающих в сетях до 35 кВ включительно. Таблица 4. Значения параметра Вид кабеля C для разных кабелей C, Кабели с бумажной пропитанной изоляцией 6, 10 кВ с медными жилами с алюминиевыми жилами Кабели с бумажной пропитанной изоляцией 20–30 кВ с медными жилами с алюминиевыми жилами Кабели с поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами с алюминиевыми жилами А с1/2/мм2 140 90 105 70 120 75 Таким образом, вопрос о термической стойкости предварительно выбранного проводника (кабеля) может быть решен тремя способами: 1-й способ: в соответствии с методикой, изложенной в самом начале гл. 2. Способ расчета требует определения реальной температуры охлаждающей среды перед режимом КЗ ( Н ), реальной нагрузки проводника перед режимом КЗ ( I раб ), использования графоаналитического метода определения температуры проводника в момент отключения КЗ ( К ). 2-й способ: в соответствии с упрощенной методикой расчета, изложенной в разд. 2.3. Способ предполагает, что перед режимом КЗ исследуемый кабель находился в максимально 41 трудных длительно допустимых условиях эксплуатации, то есть был нагружен максимальным длительно допустимым током, находился в нормированных условиях охлаждения, а температура жил кабеля перед КЗ была равна предельной длительно допустимой температуре ( Н доп ). Данный способ определения термической стойкости проводника не требует определения его температуры в момент отключения КЗ. 3-й способ: в соответствии с выражением (56) для температуры проводника в момент отключения КЗ. В этом случае используется аналитическое выражение для К , не требующее использования расчетных кривых. Если в выражении (56) принять условие, что Н доп , то 2-й и 3-й способы определения термической стойкости проводника будут совершенно идентичными по точности представления конечного результата. Контрольные вопросы 1) Поясните физический смысл понятия «термически стойкое минимальное сечение» проводника. 2) Из каких основных предположений при рассмотрении термического воздействия тока КЗ на проводник получено расчетное выражение (59) для параметра C ? 2.4. Проверка кабельных линий на невозгораемость В соответствии с [5] выбранные по условиям длительного режима кабели должны быть проверены не только по термической стойкости, но и на невозгораемость в режиме КЗ. Эта проблема особо актуальна для электрических станций, где распределительная сеть в системе собственных нужд выполняется кабельными линиями. Фактически под основными технологическими помещениями любой электростанции расположена разветвленная сеть кабельных каналов с проложенными соответствующим образом кабелями большой суммарной длины. Именно по этой причине обеспечение условий невозгораемости кабелей позволяет избежать колоссального ущерба, возникающего при авариях, сопровождаемых пожаром. 42 Расчетную продолжительность КЗ при проверке проводников и аппаратов на невозгораемость следует определять путем сложения времени действия резервной релейной защиты, в зону которой входят проверяемые проводники и аппараты, и полного времени отключения соответствующего выключателя. Для проверки силовых кабелей на невозгораемость при КЗ необходимо определить конечную температуру нагрева их жил при расчетной продолжительности КЗ К и сравнить ее с предельно допустимой температурой нагрева жил по условию невозгораемости К доп . Невозгораемость кабелей обеспечивается при выполнении условия К Кдоп . (60) Предельно допустимые температуры нагрева жил кабелей напряжением 6–10 кВ по условию невозгораемости при КЗ приведены в табл. 5. Таблица 5. Предельно допустимые температуры нагрева жил кабелей по условию невозгораемости при КЗ Предельно допусХарактеристика кабеля тимая температура нагрева жил кабеля, °С Бронированные кабели с пропитанной бумажной 400 изоляцией на напряжение до 6 кВ Бронированные кабели с пропитанной бумажной 360 изоляцией на напряжение до 10 кВ Небронированные кабели с пропитанной бумажной 350 изоляцией на напряжение до 6 кВ Небронированные кабели с пропитанной бумажной 310 изоляцией на напряжение до 10 кВ Кабели с пластмассовой (поливинилхлоридный пласти- 350 кат) и резиновой изоляцией Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена 400 Следует отметить, что для проверки выбранных кабелей по условию невозгораемости необходимо в любом случае определение температуры жил кабеля в момент отключения КЗ резервной релейной защитой. Определение конечной температу- 43 ры К может быть проведено по любому из способов, приве- денных в разд. 2: - графоаналитический способ [5]; - с использованием выражения (56) [6]. К сожалению, ни в [5], ни в других справочных и нормативных документах нет значений параметра C , используемого при определении минимального термически стойкого сечения, для упрощенной проверки кабельных линий по условиям невозгораемости. С другой стороны, расчетные типовые кривые, приведенные на рис. 4, вполне позволяют это сделать. Такая работа была проведена на кафедре «Электрические станции, подстанции и диагностика электрооборудования» студентами в рамках учебно-исследовательской работы студентов. Определение конечной температуры жилы кабеля в соответствии с [1] проводится на основании решения уравнения теплового баланса при адиабатическом нагреве проводников в режиме короткого замыкания с использованием специальных расчетных кривых, представленных на рис. 4. Таким образом, конечную температуру по условиям невозгораемости следует определять аналогично конечной температуре, определяющей термическую стойкость кабеля. В то же время национальный стандарт [1] разрешает использование упрощенной процедуры определения термической стойкости проводника (кабеля), выбранного по условиям длительного режима. Для этого используется выражение (58), определяющее минимальное термически стойкое сечение проводника в рассматриваемых расчетных условиях КЗ. Входящий в выражение (58) параметр C зависит от теплофизических свойств (материала) проводника и определен с помощью расчетных кривых, представленных на рис. 4. Полученные таким образом значения параметра C внесены в национальный стандарт и представлены в табл. 4. Подобный подход отсутствует для проверки кабелей по условиям невозгораемости. Это объясняется следующим образом: - расчетные кривые (рис. 4) разрабатывались для условий термической стойкости, предельные значения конечных температур для этих условий не превышают 200–250 °С; - предельные значения конечных температур кабелей по условиям невозгораемости пересматривались и уточнялись на 44 протяжении десятилетий (от 800–600 °С до 310–400 °С), последние значения и внесены в стандарт в качестве предельных конечных температур по условиям невозгораемости и представлены в табл. 5. Таким образом, диапазон температур, для которого построены расчетные кривые, теперь перекрывает значения предельных температур по условиям невозгораемости кабелей. Этот факт и дает основания для определения параметра Cвозг для условий невозгораемости кабельных линий и использования упрощенной методики оценки этих условий, представленной выражением (58). Значения параметра Cвозг определялись, исходя из тех же самых допущений, на которых базируется упрощенный метод определения термической стойкости: - кабельная линия перед КЗ загружена допустимым током длительного режима; - температура окружающей среды равна нормированному значению. Таким образом, в режиме КЗ жила кабельной линии прогревается в адиабатическом режиме нагрева от начального значения температуры H , равного длительно допустимой температуре в продолжительном режиме работы Значения температур доп доп . известны (нормированы): - для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией 6 кВ – 65 °С, - для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией 10 кВ – 60 °С, - для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена 6–10 кВ – 90 °С. Предельно допустимые температуры жил кабельных линий по условию невозгораемости в режиме КЗ также нормированы и представлены в табл. 5. Для повышения точности работы по определению значений Cвозг расчетные кривые, представленные на рис. 4, были специальным образом подготовлены путем нанесения на координатном поле кривых масштабной сетки с интервалом 0,1 шага. Это позволило точно определить значения параметров AКдоп 45 и AК ном в функции температуры жилы кабеля с учетом материа- ла жилы. Подготовленные таким образом расчетные кривые представлены на рис. 7. Рис. 7. Расчетные кривые для определения температуры проводников в моммент отключения тока короткого замыкания с нанесенной масштабной сеткой Для точного определения искомого параметра по расчетному выражению Cвозг AКдоп AН ном необходимо знать материал жилы кабельной линии. Анализ номенклатуры производимой в России кабельной продукции позволил сделать вывод о том, что наиболее часто основой для жил кабелей служит производимая несколькими заводами-производителями алюминиевая проволока марок АМ (алюминий мягкий) и АТ (алюминий твердый) и медная проволока марок ММ (медь мягкая) и МТ (медь твердая). Эти типы проводников представлены (рис. 4 и рис. 7) кривыми 1 и 2 – для меди и кривыми 3 и 4 – для алюминия. Близость между собой кривых 1 и 2, а также 3 и 4 вполне объяснима схожестью характеристик, прежде всего теплофизических. Именно эти пары кривых и были использованы для определения значений Cвозг . Полученные с помощью расчетных кривых значения Cвозг и предполагается использовать для упрощенной проверки 46 кабелей на невозгораемость. Для этого предлагается использовать расчетное выражение, аналогичное выражению (58): qmin где BК Cвозг , qmin – минимальное сечение кабельной жилы, соответст- вующее условиям невозгораемости в рассматриваемом режиме КЗ; BК – интеграл Джоуля, определенный по времени отключения КЗ резервной релейной защитой. Полученные значения Cвозг с учетом округления до целых чисел представлены в табл. 6. Таблица 6. Значения параметра Cвозг Cвозг , Характеристики кабелей А Бронированные кабели с пропитанной бумажной изоляцией напряжением 6 кВ: 194 191 130 129 - медная жила, сплав ММ - медная жила, сплав МТ - алюминиевая жила, сплав АМ - алюминиевая жила, сплав АТ Небронированные кабели с пропитанной бумажной изоляцией напряжением 6 кВ: 183 179 122 121 - медная жила, сплав ММ - медная жила, сплав МТ - алюминиевая жила, сплав АМ - алюминиевая жила, сплав АТ 47 с1/2/мм2 Окончание табл. 6 Cвозг , Характеристики кабелей А с1/2/мм2 Бронированные кабели с пропитанной бумажной изоляцией напряжением 10 кВ: - медная жила, сплав ММ - медная жила, сплав МТ - алюминиевая жила, сплав АМ - алюминиевая жила, сплав АТ 189 184 127 126 Небронированные кабели с пропитанной бумажной изоляцией напряжением 10 кВ: - медная жила, сплав ММ - медная жила, сплав МТ - алюминиевая жила, сплав АМ - алюминиевая жила, сплав АТ 166 147 118 118 Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена: - медная жила, сплав ММ - медная жила, сплав МТ - алюминиевая жила, сплав АМ - алюминиевая жила, сплав АТ 184 181 125 124 Проверка применимости упрощенного метода проведена с помощью определения конечной температуры жилы кабеля в режиме КЗ с применением расчетного выражения (56). Методика проверки и результаты приведены в прил. 1. Значения интеграла Джоуля, необходимые для определения температуры жил в момент отключения КЗ, при выявлении условий невозгораемости могут определяться по выражениям (52) или (54). В источнике [6] приведено расчетное упрощенное выражение для определения интеграла Джоуля при расчетном времени процесса КЗ tоткл 0,4 с, то есть для определения условий невозгораемости при срабатывании резервной релейной защиты: 48 BK где I п20С tоткл Tаэкв 0,3I п 0С I п 0 Д 0,1I п20 Д tоткл , (61) I п 0С – начальное действующее значение периодической со- ставляющей тока КЗ от «системы»; тельность режима КЗ; tоткл – расчетная продолжи- Tаэкв – эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ для расчетной схемы; I п 0 Д – начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ от группы двигателей (эквивалентного двигателя), подключенных к секции собственных нужд 6 кВ. В источнике [6] приводятся следующие рекомендации для рационального использования выражения (61): Tаэкв = 0,1 с; n I п 0 Д = 5,5 I ном Д . i 1 i Таким образом, в [6] предлагается ток подпитки от асинхронных электродвигателей рассматривать равным пусковому току. Следует обратить особое внимание на тот факт, что выражение (61) не следует использовать при определении термической стойкости проводников, в отличие от выражений (52) и (54), которые являются более точными и универсальными. Контрольные вопросы 1) Что является основным критерием условий, обеспечивающих невозгораемость кабельных линий в режиме короткого замыкания? 2) Каким образом определяется расчетная продолжительность короткого замыкания при расчете интеграла Джоуля для проверки условий невозгораемости кабельных линий в режиме КЗ? 49 2.5. Анализ стандартов Международной электротехнической комиссии по расчетам токов КЗ и термического действия токов КЗ в сравнении с национальными стандартами С точки зрения рассматриваемых в пособии вопросов интерес представляет деятельность двух крупнейших и самых авторитетных международных организаций по стандартизации: Международная организация по стандартизации (ИСО) и Международная электротехническая комиссия (МЭК). Сферы деятельности ИСО и МЭК четко разграничены. МЭК занимается стандартизацией в области электротехники, электроники, радиосвязи, приборостроения, ИСО – во всех других отраслях. С учетом общности задач ИСО и МЭК, а также возможности дублирования деятельности отдельных технических органов между этими организациями заключено соглашение, которое направлено, с одной стороны, на разграничение сферы деятельности, а с другой – на координацию технической деятельности. Глобализация мирового рынка, характеризующаяся открытием границ на пути свободного перемещения людей, товаров, капитала и информации, требует перехода стран на единые стандарты. Как идеал выдвинут принцип единого стандарта, единых испытаний, сертификатов, признанных повсюду. Этот принцип был реализован в проекте ИСО в 2001 году – 1/1/1 «Dream» («Мечта»). Смысл проекта – в устранении разнообразия в стандартах, в исключении повторов в испытаниях и процедурах подтверждения. Имеются примеры воплощения «Мечты»: на мировом рынке такие объекты стандартизации, как контейнерные перевозки, кредитные карточки, кораблестроение, отвечают единым стандартам и оцениваются по единым процедурам соответствия. С изложенных выше позиций и с учетом перечня рассматриваемых в пособии вопросов наибольший интерес представляют стандарты МЭК. Международная электротехническая комиссия – международная некоммерческая организация по стандартизации в области электрических, электронных и смежных технологий. 50 МЭК была основана в 1906 году, штаб-квартира организации в настоящее время находится в Женеве (Швейцария). Технические комитеты и подкомитеты МЭК разрабатывают международные стандарты и другие виды публикаций для конкретных областей электротехники. Эти документы являются результатом полного или ограниченного консенсуса членов МЭК. Перед подачей на этап утверждения подготовленный документ представляется всем членам МЭК (Национальным комитетам) для голосования. Документ считается принятым, если за его принятие проголосовали не менее двух третей членовучастников, а количество отрицательных голосов всех Национальных комитетов не превышает одной четверти всех проголосовавших. Членами МЭК являются Национальные комитеты по одному от каждой страны. Индивидуальное участие в работе МЭК ведется только через Национальные комитеты. Главные преимущества членства в МЭК состоят в участии в разработке стандартов МЭК и в работе в области оценки соответствия МЭК. Именно путем участия в создании стандартов Национальный комитет может быть уверен, что интересы его страны были приняты во внимание. Дореволюционная Россия стала членом МЭК в 1911 году. Советский Союз восстановил членство в МЭК в 1924 году. Современную Россию в качестве Национального комитета МЭК представляет Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Ростехрегулирование). Стандарты МЭК носят рекомендательный характер, и страны-члены МЭК имеют полную независимость в вопросах их применения на национальном уровне; однако они приобретают обязательный характер в случае выхода продукции на мировой рынок. В связи с этим страны-члены МЭК решают вопросы использования одобренного ими международного стандарта поразному: 1) Принимают стандарт МЭК в качестве национального стандарта с аутентичным переводом текста стандарта на национальный язык. Таких примеров много: например, стандарт МЭК CEI 60909-0: 2001 является стандартом европейских стран, входя- 51 щих в CENELEC (Европейский комитет по стандартизации в электротехнике), и национальным стандартом Франции. В России есть стандарты с обозначением ГОСТ МЭК… или ГОСТ ИСО/МЭК…, являющиеся аутентичным переводом текстов стандартов МЭК или совместных стандартов ИСО и МЭК. 2) Принимают стандарт МЭК в качестве национального стандарта в гармонизированной форме в части перевода части терминов и определений с учетом сложившихся норм национального языка. Например, в отношениях сторон в рамках реализации ряда стандартов при возникновении разногласий существует термин, который в аутентичном переводе на русский язык звучит как «жалоба». В то же время в соответствии с нормами русского языка для подобных случаев в официальных документах используется термин «претензия». И таких примеров можно привести множество, в том числе и в применении к другим национальным языкам. 3) Разрабатывают национальные стандарты по проблемам, отраженным в стандартах МЭК, с учетом сложившихся национальных традиций, новых научных достижений, накопленного национального опыта. Национальный стандарт должен базироваться на тех же физических представлениях и отвечать принципам соответствия стандартам МЭК. Этот подход не исключает существенных различий в методах расчета и проверки электротехнического оборудования, руководящих указаниях по применению. Ярким примером такого подхода являются российские национальные стандарты: ГОСТ Р 52735-2007 [1] и ГОСТ Р 52736-2007 [5] и стандарты МЭК, в которых отражены те же самые вопросы, связанные с расчетом токов короткого замыкания и термическим и электродинамическим воздействием этих токов на проводники и аппараты в электрических цепях: CEI 60909-0: 2001 [7] и CEI 60865-1: 1993 [8]. В связи с изложенным уместно представить в краткой форме основные отличия и практически полные совпадения в российских национальных стандартах и стандартах МЭК по рассматриваемым в учебном пособии вопросам. 52 2.5.1.Стандарт МЭК CEI 60909-0: 2001 (Courants de court-circuit dans les réseaux triphasés a courant alternatif. Partie 0: Calcul des courants) В данном международном стандарте представлены методы расчета симметричных и несимметричных токов короткого замыкания в электрических цепях переменного тока. Стандарт МЭК в значительной части терминов и определений, принятых допущений и упрощений совпадает с национальным российским стандартом [1]. В то же время имеются и существенные различия в методах расчета, расчетных выражениях, в сложности расчетных схем, для которых стандарт может быть успешно использован, в точности учета процесса изменения во времени периодического тока КЗ от синхронных машин. При определении начального действующего значения периодического тока КЗ от асинхронного двигателя (тока подпитки) рассматриваемый стандарт МЭК рекомендует использовать следующее расчетное выражение: I п0 Д U ном Д 3 ZД , (62) где U ном Д – номинальное напряжение асинхронного двигателя; Z Д – полное сопротивление асинхронного двигателя при неподвижном роторе, которое определяется по выражению ZД где 1 KП U ном Д 3 I ном Д 2 1 U ном Д , K П Sном Д (63) K П – кратность пускового тока двигателя. Таким образом, международный стандарт определяет начальное действующее значение периодического тока подпитки от асинхронного двигателя как пусковой ток этого двигателя. Такая практика широко распространена в нашей стране и описана в подразд. 1.1 пособия (см. выражение (7)) и в подразд. 1.7 (см. выражение (39)). 53 Методы расчета начального значения апериодического тока подпитки от АД и ударного тока, рекомендованные стандартом МЭК, аналогичны методам национального стандарта [1]. 2.5.2. Стандарт МЭК CEI 60865-1: 1993 (Courants de court-circuit – Calcul des effets. Partie 1: Définitions et méthodes de calcul) В данном международном стандарте метод проверки проводников на термическую стойкость в режиме короткого замыкания основан на использовании в качестве основного параметра, характеризующего степень воздействия тока КЗ на проводник, – термически эквивалентного тока КЗ. Термически эквивалентный ток – это среднеквадратичное значение такого синусоидального тока, который оказывает на проводник такое же термическое воздействие, что и действительный ток КЗ за то же время протекания по проводнику. Термически эквивалентный ток определяется в рассматриваемом стандарте МЭК по следующему выражению: I терэкв где I п0 m n , (64) I п 0 – начальное действующее значение периодического тока КЗ; m – коэффициент, учитывающий изменение во времени апериодической составляющей тока КЗ; n – коэффициент, учитывающий изменение во времени периодической составляющей тока КЗ. Коэффициенты определяются по специальным расчетным кривым (рис. 7 и рис. 8) или по достаточно сложным формулам, приведенным в указанном стандарте МЭК. Рис. 7. Определение коэффициента 54 m Для определения коэффициента m по кривым, представленным на рис. 7, по оси абсцисс откладывается значение произведения f Tоткл (частота переменного тока и время отключения КЗ). Семейство кривых f Tоткл , представ- m ленных на рис. 7, построено в функции k I п0 / I п , где I п – значение периодического тока КЗ в установившемся режиме. Рис. 8. Определение коэффициента n Для определения коэффициента n по кривым, представленным на рис. 8, по оси абсцисс откладывается продолжительность режима КЗ Tоткл . Семейство кривых n ставленных на рис. 8, также построено в функции Tоткл , пред- k I п0 / I п . Таким образом, для определения термической стойкости проводников в соответствии с рекомендациями стандарта МЭК необходимо определение установившегося значения периодического тока КЗ в расчетной схеме. Этот факт представляет основной недостаток рассматриваемого стандарта с точки зрения сложившейся расчетной практики в нашей стране. Отечественная практика давно отказалась от использования этого тока в каких-либо расчетах, так как при современных защитах электрических цепей установившийся ток КЗ является фиктивной величиной, а его определение лишь увеличивает объем расчетов. Тем более, при рассмотрении режима КЗ в цепях собственных нужд электростанций с уче55 том тока подпитки от электродвигателей корректное решение задачи термической стойкости проводников становится и вовсе затруднительным. Указанная особенность стандарта МЭК очень профессионально рассмотрена в целом ряде работ [9] сотрудников кафедры «Электрические станции» НИУ «МЭИ». На кафедре сложилась наиболее авторитетная в стране научная школа по рассматриваемым вопросам, а сотрудники кафедры являются основными разработчиками национальных стандартов по расчету токов КЗ и определению их термического и электродинамического воздействия на проводники и аппараты в электрических цепях. Национальный стандарт [5] рассматривает в качестве основного параметра, характеризующего степень термического воздействия тока КЗ, интеграл Джоуля, физический смысл которого, способы определения в разных расчетных точках и метод использования подробно рассмотрены в настоящем учебном пособии. Кстати, в стандарте МЭК оговорена возможность использования интеграла Джоуля для определения степени термического воздействия токов КЗ на проводники. Следует отметить, что в национальном стандарте [5] предусмотрена возможность проверки термической стойкости проводников с использованием термически эквивалентного тока КЗ. Это весьма важно при экспортно-импортных операциях, отвечает понятию соответствия международным стандартам. Термически эквивалентный ток определяется по выражению I терэкв BК / tоткл . (65) Национальный стандарт допускает проверку проводников на термическую стойкость при КЗ проводить путем сравнения термически эквивалентной плотности тока КЗ J терэкв с допустимой в течение расчетной продолжительности КЗ плотностью тока J тердоп . Проводник удовлетворяет условию термической стойкости при КЗ, если выполняется соотношение J терэкв J тердоп . 56 (66) Величины, входящие в выражение (65), как раз и определяются с использованием величины термически эквивалентного тока КЗ. Термически эквивалентная плотность тока определяется по выражению I терэкв J терэкв где q , (67) q – площадь поперечного сечения проводника. Допустимая в течение расчетной продолжительности КЗ плотность тока определяется по выражению J тердоп где I тердоп1 q 1 / tоткл , (68) I тердоп1 – допустимый ток односекундного КЗ. Значения односекундного тока термической стойкости (допустимого тока односекундного КЗ) для кабелей и проводов с различной изоляцией приведены в национальном стандарте [5]. При наличии таких значений национальный стандарт допускает проверку кабелей на термическую стойкость при КЗ проводить путем сравнения интеграла Джоуля в расчетной цепи с квадратом односекундного тока термической стойкости. Термическая стойкость кабеля обеспечивается при выполнении следующего условия: BК 2 I тер . доп 1 57 (69) Библиографический список 1. ГОСТ Р 52735-2007. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ. – М.: Ростехрегулирование, 2007. 2. Рожкова, Л.Д. Электрооборудование станций и подстанций: учеб. для техникумов / Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1987. 3. Обеспечение невозгораемости и термической стойкости кабелей при воздействии тока короткого замыкания: учеб. пособие / А.К. Черновец и [др.]; под ред. А.К. Черновца. – СПб.: ПЭИПК, 2004. 4. РД 153-34.0-20.527-98. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. 5. ГОСТ Р 52736-2007. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания. – М.: Ростехрегулирование, 2007. 6. Циркуляр №Ц-02-98 (Э). О проверке кабелей на невозгораемость при воздействии тока короткого замыкания. Изд. Департамента стратегии развития РАО «ЕЭС России». – М.: СПО ОРГРЭС, 1998. 7. CEI 60909-0: 2001 (Courants de court-circuit dans les réseaux triphasés à courant alternatif. Partie 0: Calcul des courants). 8. CEI 60865-1: 1993 (Courants de court-circuit – Calcul des effets. Partie 1: Définitions et méthods de calcul). 9. www. combienergy.ru/stat1181.html. 58 ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1 П1. РАСЧЕТ ВЕЛИЧИНЫ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СИСТЕМЕ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ В качестве сквозного примера расчета токов короткого замыкания в цепях собственных нужд 6 кВ электрических станций рассматривается расчетная схема сети, приведенная на рис.1 пособия. В состав группы электродвигателей, подключенных к секции 6 кВ блока, входят асинхронные электродвигатели, представленные в табл. П1.1. В этой же таблице представлены параметры электродвигателей, необходимые для дальнейших расчетов. Суммарный ток КЗ в расчетных точках К1 и К2 представляет собой сумму, определяемую по выражению n Iп0 I п0 Д . I п 0С i 1 i Примем значение периодического тока «системы» I п 0С равным 15 кА. Таблица П1.1. Параметры АД, подключенных к секции 6 кВ Тип АД А-1144М А-1241-4 А-1134М А-1362-8 ДАЗО15-4910 А3-1346-8 I ном , А % Pном ,кВт Cos n, об/мин KП 37 92,8 320 0,895 1480 6,5 58 93,0 500 0,895 1480 5,7 29 92,0 250 0,89 1480 5,8 71 95,0 630 0,9 1485 5,4 76 91,0 630 0,88 594 5,5 92 94,0 800 0,84 735 5,3 59 Окончание табл. П1.1 Тип АД ДАЗО191012/10 ДАЗО218-596/8 А-1352-8 А-1352-8 АТД8000 А-1232-4 АНЗ-216-69-8 А-1342-8 А-1134М I ном , А % Pном ,кВт Cos n, об/мин KП 202 93,0 1600 0,82 596 5,3 197 92,0 1600 0,85 994 6,3 61 94,0 500 0,84 735 5,0 61 94,0 500 0,84 735 5,0 877 96,6 8000 0,91 2950 5,4 46 93,5 400 0,89 1480 5,1 187 95,5 1600 0,862 741 5,2 50 93,5 400 0,83 735 5,1 29 92 250 0,89 1480 5,8 П1.1. Определение тока подпитки места КЗ от асинхронных электродвигателей По расчетному выражению (4) определим относительное значение сверхпереходной ЭДС для АД типа А-114-4М: EФД = (1 К З X Д sin 0 )2 ( К З X Д cos 0 )2 = (1 1 0,154 0, 446) 2 (1 0,154 0,895) 2 = 0,94, где KЗ = 1, если режим работы электродвигателя перед КЗ был номинальным; X Д – сверхпереходное индуктивное сопротивление двигателя в относительных единицах, определенное по выражению X Д = 1/ K П = 1/6,5 = 0,154; cos 0 = 0,895 – но- 60 минальное значение коэффициента мощности электродвигатеsin arc(cos 0 0,895) 0, 446 . ля; sin 0 Аналогичным образом определены относительные значения сверхпереходных ЭДС всех остальных асинхронных электродвигателей, рассматриваемых в примере расчета. Значения ЭДС представлены в табл. П1.2. Таблица П1.2. Значения ЭДС и периодических токов подпитки Тип АД А-114-4М А-12-41-4 А-113-4М А-13-62-8 ДАЗО-1549-10 А3-13-46-8 ДАЗО1910-12/10 ДАЗО2-1859-6/8 А-13-52-8 А-13-52-8 АТД-8000 А-12-32-4 АНЗ-2-1669-8 А-13-42-8 А-113-4М EД XД Iп0Д Iп0Д 0,94 0,935 0,935 0,934 0,154 0,175 0,172 0,185 6,1 5,34 5,44 5,05 0,226 0,31 0,158 0,359 0,927 0,910 0,182 0,189 5,09 4,81 0,387 0,443 0,933 0,189 4,94 0,998 0,926 0,907 0,907 0,938 0,926 0,159 0,2 0,2 0,185 0,196 5,82 4,54 4,54 5,07 4,72 1,147 0,277 0,277 4,446 0,217 0,918 0,905 0,932 0,192 0,196 0,172 4,78 4,62 5,42 0,894 0,231 0,157 I п0 Д , кА 10,53 П1.2. Расчет начального действующего значения периодической составляющей тока КЗ (тока подпитки) от асинхронных электродвигателей Начальное действующее значение периодической составляющей тока подпитки от асинхронного электродвигателя определяется по выражению (5), если элементы, входящие в расчетное выражение, определены в именованных единицах; и по выражению (6), если сверхпереходные ЭДС и сопротивление определены в относительных единицах. Для двигателя А-114-4М получены следующие результаты: 61 Iп0 Д EФД i i X Дi I ном Д = i 0,94 37 = 225,8 (А)=0,226 кА. 0,154 Аналогичным образом рассчитаны периодические токи подпитки от остальных двигателей. Результаты расчетов представлены в табл. П1.2. Расчетные данные, внесенные в табл. П1.2, отчетливо подтверждают, что рекомендации национального стандарта [1] по средней величине относительного значения сверхпереходной ЭДС асинхронных двигателей ( EФ Д = 0,93) справедливы. Суммарное значение начального действующего значения периодической составляющей тока подпитки АД, приближенных к месту КЗ, составляет 10,53 кА. Если воспользоваться выражением (7) для определения суммарного периодического тока подпитки, то получится следующее значение: I п0 Д I пуск Д K Пi I ном Д = 11,3 кА i Полученная разница в результатах, составляющая 7 %, пояснена в подразд. 1.1 пособия. П1.3. Расчет периодической составляющей тока трехфазного КЗ от асинхронных электродвигателей в произвольный момент времени Для сравнения различных способов определения периодического тока подпитки места КЗ от асинхронных двигателей в произвольный момент времени примем продолжительность КЗ tоткл = 0,2 с. Для определения удаленности расчетной точки КЗ от асинхронных двигателей необходимо воспользоваться расчетным выражением (18): I п 0( ном ) Д Iп0Д i i I ном Д 62 . i Результаты расчетов по всем рассматриваемым двигателям сведены в табл. П1.3. Таблица П1.3. Удаленность расчетной точки КЗ от АД I п 0 Д , кА Тип АД А-114-4М А-12-41-4 А-113-4М А-13-62-8 I ном Д 0,226 0,31 0,158 0,359 ДАЗО-15-49-10 0,037 0,058 0,029 0,071 0,076 0,387 0,443 А3-13-46-8 ДАЗО-191012/10 ДАЗО2-18-596/8 А-13-52-8 А-13-52-8 АТД-8000 А-12-32-4 0,092 0,202 0,998 0,197 1,147 0,277 0,277 4,446 0,217 АНЗ-2-16-69-8 0,061 0,061 0,877 0,046 0,187 0,894 0,231 0,157 А-13-42-8 А-113-4М , кА 0,050 0,029 I п 0( ном ) Д 6,1 5,34 5,45 5,06 5,09 4,86 4,94 5,82 4,54 4,54 5,07 4,72 4,78 4,62 5,41 Таким образом, для определения значения периодического тока подпитки от асинхронных двигателей в соответствии с выражением (19) можно воспользоваться для всей группы двигателей одной расчетной кривой со значением I п 0( ном ) = 5 (см. Дi рис. 2). В соответствии с рис. 2 коэффициент, учитывающий затухание периодического тока подпитки от асинхронных двигателей, при значении I п 0( ном ) = 5 будет равен t Д = 0,066. Дi Следовательно, значение периодической составляющей тока подпитки от группы двигателей к моменту отключения короткого замыкания (при tоткл = 0,2 с) будет равно I пt Д tД I п 0 Д = 0,066 10,53=0,695 кА. Для сравнения методов расчета следует определить значение того же периодического тока подпитки в соответствии с выражением (20): 63 I пt Д i Iп0 Д e t /Tп Дi = 10,53 e 0,2/0,072 =0,653 кА. i При определении результата использовано значение постоянной времени затухания периодического тока КЗ от асинхронного двигателя Tп Д = 0,072 с, полученное обработкой расчетных кривых методом экспоненциальной регрессии. Результаты практически идентичны, что доказывает достаточную точность обработки расчетных кривых методом экспоненциальной регрессии и правомочность использования выражения (20) для определения значения периодической составляющей тока подпитки к произвольному моменту времени. П1.4. Расчет апериодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени Для сравнения различных методов расчета определим постоянную времени затухания апериодического тока КЗ от асинхронного двигателя в соответствии с выражением (29): Tа Д XД синхр RД , при использовании которого величину X Д следует определять по выражению (3): XД а величину 2 cos 1 U ном КП Pном ном , RД – по выражению (28): RД 2 sном U ном cos ном . 100 100 Pном Итак, определим указанные величины для двигателя типа А-114-4М, входящего в группу рассматриваемых в примере двигателей: XД = 1 62 0,895 0,928 = 14,38 Ом; 6,5 0,320 64 RД = 1,33 62 0,895 92,8 = 1,243 Ом. 100 100 0,320 Тогда значение постоянной времени затухания апериодического тока КЗ от данного двигателя будет иметь значение 14,38 314 1, 243 Tа Д 0, 037 с. Аналогичным образом можно определить постоянные времени затухания апериодического тока КЗ от всех двигателей, входящих в группу. П1.5. Расчет ударного тока трехфазного КЗ Проведем расчет ударного тока КЗ от АД типа А-114-4М, принятого для сравнительных расчетов. Используем для расчетов выражение (35), учитывающее затухание и периодической, и апериодической составляющих тока КЗ в ветви асинхронного двигателя к моменту наступления ударного тока: iудД = i 2I п0 Д e 2 0, 653 e 0,01/Tп Дi i 2I п0 Д e 0,01/Tа Дi = i 0,01/0,072 2 0, 653 e 0,01/0,037 = 1,5 кА . Ударный коэффициент, определенный по выражению (37), для данного конкретного примера будет иметь значение K удД = = 1,625. Аналогичным образом могут быть определены ударные токи КЗ в ветвях всех двигателей, входящих в расчетную группу. П1.6. Использование в расчетах тока КЗ в системе собственных нужд характеристик эквивалентного асинхронного электродвигателя Расчеты, приведенные в качестве примера по одному из группы двигателей, показывают, что учет индивидуальных ха65 рактеристик электродвигателей для определения тока подпитки является весьма трудоемкой задачей. Именно в этой связи в расчетной практике широко используются параметры эквивалентного двигателя собственных нужд. Основные рекомендации изложены в подразд. 1.7 пособия. Периодическая составляющая тока подпитки от группы двигателей (эквивалентного двигателя) к моменту отключения КЗ определится по выражению I пt Д I п0 Д e tоткл /Tп Д = 10,53 e 0,2/0,07 = 0,604 кА . При использовании расчетных кривых получено значение того же тока, равное 0,653 кА. Ударный ток КЗ от группы двигателей (эквивалентного двигателя) iудД 2 I п 0 Д K удД = 2 10,53 1,65 = 17,37 кА . Итак, результаты расчетов убедительно доказывают, что при расчетах значений токов короткого замыкания в расчетных точках КЗ в цепях системы собственных нужд электростанций при необходимости учета подпитки места КЗ от группы асинхронных электродвигателей следует пользоваться характеристиками эквивалентного двигателя. Использование характеристик эквивалентного двигателя значительно сокращает объем расчетных работ, обеспечивая достаточную точность решения поставленных задач. При проверке проводников в системе собственных нужд по термической стойкости использование индивидуальных характеристик большой группы двигателей практически нереализуемо. П2. ТЕРМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ В СИСТЕМЕ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ Для реализации расчетов, определяющих термическую стойкость и невозгораемость кабельных линий в системе собст66 венных нужд, определим ряд величин, необходимых для дальнейшей работы. Выбираем по условиям длительного режима работы сечение кабельной линии, питающей один из двигателей, включенных в группу сквозного примера. Выбираем кабель в цепи двигателя А-114-4М. В соответствии с нормативными документами сечения кабелей напряжением выше 1 кВ выбираются по величине экономического сечения, то есть с учетом экономической плотности тока: qэк где I норм jэк , qэк – экономическое сечение; I норм – ток длительного нор- мального режима; jэк – экономическая плотность тока. Ток нормального режима в данном примере рационально рассматривать как номинальный ток питаемого двигателя: I норм = I ном Д Pном Д = 3 U ном Д cos 320 3 6 0,895 0,928 ном ном 37 А. Экономическая плотность является функцией Tmax – про- должительности использования максимальной нагрузки. На блочных электростанциях, работающих в базовой части графика нагрузки энергосистемы, Tmax , как правило, превышает 5000 часов. Предварительно выбираем кабель с алюминиевыми жилами, с бумажной пропитанной изоляцией, проложенный в воздухе (в кабельном канале). 2 Для такого типа кабеля jэк = 1,2 А/мм . 67 Итак, qэк = 37/1,2 = 30,83 мм2. Необходимо выбрать бли- жайшее большее стандартное сечение. Таким сечением являет2 ся q = 35 мм . П2.1. Определение интеграла Джоуля Интеграл Джоуля для проверки предварительно выбранного кабеля по термической стойкости определяется по выражению (52): ВК ( I п20С I п20С Tаэкв 2 I п 0С I п 0 Д QД I п20 Д ВД )tоткл 4 I п 0С I п 0 Д Tаэкв Tа Д I п20 Д Tа Д Tаэкв Tа Д . В представленном выражении используются следующие обозначения: I п 0С = 15 кА – принято в начале расчетного примера; I п 0 Д = 10,53 кА – определено расчетом (см табл. П1.2); tоткл = 0,2 с – принято в начале расчетного примера; Tа Д = 0,04 с – принято по параметрам эквивалентного двигателя; Tаэкв – постоянная времени затухания апериодического тока «системы», определяется по рис. 3. При мощности трансформатора собственных нужд (ТСН), равной 25 МВА, значение Tаэкв = 0,06 с. Значения относительных интегралов Джоуля Q Д и BД определяются по кривым, представленным на рис. 5. Определяем предварительно удаленность расчетной точки КЗ от эквивалентного двигателя по выражению (18): 68 I п 0 ном I п0 Д i I ном Д Д = 10,53 = 5,08. 2, 07 i При удаленности расчетной точки КЗ I п 0 ном Дi = 5, в соот- ветствии с рис. 5 получены следующие значения относительных интегралов Джоуля: Q Д = 0,3 и B Д = 0,14. Итак, BК 152 2 15 10,53 0,3 10,532 0,14 0, 2 152 0,06 10,532 0,04 4 15 10,53 0,06 0,04 / (0,06 0,04) 2 = 100,16 (кА с). Для сравнения определим интеграл Джоуля для тех же самых расчетных условий КЗ, но по аналитическому выражению (54): BK I п20С (tоткл I п20 Д (0,5 Tп Д Tасх ) 2 I п 0С I п 0 Д (TпД Tасх ) Tасх ) . Предварительно определяем величину Tасх по выражению (55): Tасх = I п 0С TаС I п 0 Д Tа Д I п 0С I п0 Д = 15 0, 06 10,53 0, 04 = 0,05 с. 15 10,53 69 Тогда Bк =152(0,2 + 0,05) + 2 15 10,53 (0,07 + 0,05) + + 10,532 (0,5 0,07 + 0,05) = 103,6 (кА2 с). Расчеты показали, что интегралы Джоуля, рассчитанные разными способами, практически совпадают по величине. П2.2. Определение термической стойкости кабельной линии Определим температуру жилы предварительно выбранного кабеля, применяя разные методы расчета: 1) Использование уравнения теплового баланса проводника в режиме КЗ, представленное выражением (48), и расчетных кривых по рис. 4. Исходные данные для расчета: жилы выбранного кабеля изготовлены из алюминиевого сплава АТ (весьма часто используемый для этих целей сплав); температура жилы кабеля перед режимом КЗ была равна 65 °С, то есть длительно допустимой температуре для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией напряжением 6 кВ. Итак, при Н = 65 °С находим по кривой 4 (рис. 4) значе- AН = 0,55 104 (A2 с/мм4); по выражению (49) находим значение параметра AК : ние параметра AK AH 6 BK 4 100,16 10 = 0,55 10 + =8,73 104 А2 с/мм4. 2 2 35 q Расчетные кривые не позволяют определить значение температуры в момент отключения КЗ К , но очевидно, что это значение значительно превысит температуру 500 °С, то есть предварительно выбранный кабель термически не стоек ( К доп = °С для данного типа кабеля). 2) Использование расчетного выражения (56) для определения конечной температуры в момент отключения короткого замыкания: = 200 70 К Н = 65 Н ek a ek b BK 45,65 100,16 = = 3,73; q2 352 °С; a = 228 °С; k К = 65 e 3,73 1 ; 228 e3,73 1 =11984,2 °С. Полученное значение конечной температуры огромно, практически недостижимо и является лишь подтверждением термической нестойкости кабеля. 3) Использование упрощенного метода оценки термической стойкости в соответствии с выражением (58): BK qmin C = 100,16 10 6 90 111, 2 мм2. Таким образом, термически стойким сечением кабеля в 2 данных расчетных условиях КЗ будет q =120 мм . Весьма интересно для сравнения результатов найти величину минимального термически стойкого сечения, используя в расчете интеграл Джоуля, полученный по аналитическому выражению (54): qmin BK C = 103, 6 106 2 = 113,1 мм . 90 Очевидно, что значения сечений практически совпадают, а термически стойким стандартным сечением по-прежнему оста2 ется q = 120 мм . При выбранном значении термически стойкого сечения в принятых в примере расчетных условиях режима КЗ целесообразно провести сравнительные проверки сечения по значению температуры жилы кабеля в момент отключения КЗ, применяя описанные выше методики: 71 1) Использование уравнения теплового баланса проводника в режиме КЗ, представленное выражением (48), и расчетных кривых по рис. 4. Итак, при Н = 65 °С находим по кривой 5 (рис. 4) значе- AН = 0,55 104 (A2 с/мм4); по выражению (49) находим значение параметра AК : ние параметра AK AH BK q2 100,16 106 1202 0,55 104 1, 245 104 (А2 с/мм4). Определяем конечную температуру жилы кабеля по кривой 5 (рис. 4): К = 180 °С 200 °С – кабель термически стоек. 2) Использование расчетного выражения (56) для определения конечной температуры в момент отключения короткого замыкания: К Н = 65 К Н °С; a = 228 °С; k 65e0,317 ek a ek 1 ; b BK 45,65 100,16 = q2 1202 228 e0,317 1 174, 24 °С 0,317 . 200 °С – ка- бель термически стоек. Полученные результаты сравнительных расчетов очень близки по значению, что подтверждает равную применимость рассмотренных методов определения термической стойкости кабельных линий в системе собственных нужд электростанций. Выбор того или иного метода расчета будет определяться полнотой исходной информации. 72 П2.3. Особенности использования методов расчета термической стойкости для кабельных линий с изоляцией из сшитого полиэтилена В последние годы кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена стали находить все большее применение в электрических цепях разного напряжения, в том числе и в системе собственных нужд электростанций. Основные преимущества таких кабелей объясняются свойствами изоляции. В связи с этим кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена имеют более высокие допустимые температуры жилы как в нормальном длительном режиме, так и в режиме КЗ. Длительно допустимая температура доп = 90 °С. Предельно допустимая температура жилы по условиям термической стойкости в режиме КЗ К доп = 250 °С. К сожалению, в национальном стандарте [5] не приведены значения параметров С , позволяющих по упрощенной формуле (58) определить минимальное термически стойкое сечение для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. Этот факт подтверждается и табл. 4, приведенной в пособии. В то же время диапазон изменения параметров расчетных кривых (рис. 4) позволяет определить искомую величину С при наличии полной исходной информации по кабелю. Предположим, что жилы кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена изготовлены из сплава АТ (расчетная кривая 4 на рис. 4). Используем выражение (59) для нахождения величины параметра С : C Значения AKдоп AKном . AК ном и AКдоп определим по кривой 5 (рис. 4), исходя из известных значений доп = 90 °С и К доп = 250 °С. По кривой 5 получены следующие значения: AК ном = 0,73 104 ( А2 с/мм4); AКдоп = 1,71 104 ( А2 с/мм4). 73 Тогда С = 1,71 104 0,73 104 99 (А с1/2/мм2). Можно определить минимальное термически стойкое сечение кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена для тех же условий режима КЗ, что и для кабеля с бумажной пропитанной изоляцией: qmin BK C 100,16 106 2 = 101 мм . 99 Полученное значение на 10 % меньше, чем у кабеля с бумажной пропитанной изоляцией, находящегося в тех же расчетных условиях короткого замыкания. П2.4. Проверка кабельных линий на невозгораемость В соответствии с [5] выбранные по условиям длительного режима кабели должны быть проверены не только по термической стойкости, но и на невозгораемость в режиме КЗ. Расчетную продолжительность КЗ при проверке проводников и аппаратов на невозгораемость следует определять путем сложения времени действия резервной релейной защиты, в зону которой входят проверяемые проводники и аппараты, и полного времени отключения соответствующего выключателя. 2 Проведем проверку кабеля с сечением q =120 мм , удовлетворяющего требованиям термической стойкости, на выполнение условий невозгораемости при отключении КЗ в расчетной цепи резервной релейной защитой. Исходные данные для сравнительных расчетов: - tоткл 0,6 с – продолжительность КЗ при отключении повреждения резервной релейной защитой и современным вакуумным выключателем; - кабель с бумажной пропитанной изоляцией, алюминиевыми жилами (сплав АТ), термически стойким сечением q = 2 =120 мм . 74 Определяем сравнительным расчетом значения интеграла Джоуля: - по выражению (52) с использованием расчетных кривых по рис. 5: ВК ( I п20С I п20С Tаэкв 2 I п 0С I п 0 Д QД I п20 Д ВД )tоткл 4 I п 0С I п 0 Д Tаэкв Tа Д I п20 Д Tа Д Tаэкв Tад ; BК = (152 + 2 15 10,53 0,3 + 10,532 0,14) 0,6 + + 152 0,06 + 10,532 0,04 + + 4 15 10,53 0,06 0,0 / (0,06 + 0,04) = (214,5 кА2 с); - по аналитическому выражению (54): BK I п20С (tоткл Tасх ) 2 I п 0С I п 0 Д (TпД I п20 Д (0,5 Tп Д Tасх ) Tасх ) ; BК = 152 (0,6 + 0,05) + 2 15 10,53 (0,07 + 0,05) + + 10,532 (0,5 0,07 + 0,05) = 193,6 (кА2 с); - в соответствии с [6] по выражению (61): BK I п20С tоткл Tаэкв 0,3I п 0С I п 0 Д 0,1I п20 Д tоткл ; BK = 152(0,6 + 0,1) + (0,3 15 10,53+0,1 10,532) 0,6 = = 192,6 (кА2 с). Значения интеграла Джоуля, рассчитанные по разным расчетным выражениям, отличаются друг от друга не более чем на 10 %. 75 Это в очередной раз подтверждает правомерность разных методик, отраженных в пособии, для определения интеграла Джоуля. Определим температуру жилы кабеля в момент отключения КЗ резервной релейной защитой: 1) Использование уравнения теплового баланса проводника в режиме КЗ, представленное выражением (48), и расчетных кривых по рис. 4. Итак, при Н = 65 °С находим по кривой 4 (рис. 4) значе- AН = 0,72 104 (A2 с/мм4); по выражению (49) находим значение параметра AК : ние параметра AK 6 BK 4 193, 6 10 4 2 4 = 0,72 10 + = 2,06 10 (А с/мм ). 2 2 120 q AH Определяем конечную температуру жилы кабеля по кривой 4 (алюминиевый сплав АТ) на рис. 4: К = 335 °С – кабель соответствует условиям невозгораемости ( K доп = 350 °С для небронированных кабелей с бу- мажной пропитанной изоляцией напряжением 6 кВ). 2) Использование расчетного выражения (56) для определения конечной температуры в момент отключения короткого замыкания: К Н = 90 Н °С; a = 228 °С; k К 90e0,60 ek a ek 1 ; b BK 45,65 193,6 = q2 1202 228 e0,66 1 0,60 ; 350,7 °С. 3) Использование упрощенного метода проверки кабелей на невозгораемость: qmin BК Cвозг = 193,6 103 = 114,9 мм2, 121 76 2 то есть кабель сечением q = 120 мм соответствует условиям невозгораемости в расчетных условиях КЗ. Для последнего примера использованы следующие исходные данные: BK = 193,6 (кА2 с) – получено по аналитическому выражению (54); Cвозг = 121 (А с1/2/мм2) – из табл. 6 для соответствующего типа кабеля. Все рассмотренные методики расчета дали один и тот же результат. П2.5. Использование значений односекундного тока термической стойкости для проверки кабелей в режиме короткого замыкания Значения односекундного тока термической стойкости (допустимого тока односекундного КЗ) для кабелей и проводов с различной изоляцией приведены в национальном стандарте [5]. При наличии таких значений национальный стандарт допускает проверку кабелей на термическую стойкость при КЗ проводить путем сравнения интеграла Джоуля в расчетной цепи с квадратом односекундного тока термической стойкости. Термическая стойкость кабеля обеспечивается при выполнении следующего условия: BК 2 I тер . доп 1 Для рассматриваемого в примере кабеля с бумажной пропитанной изоляцией и алюминиевыми жилами, напряжением 6 2 кВ, сечением 120 мм и нагрузкой, предшествующей режиму КЗ, равной номинальной, односекундный ток термической стойкости I тердоп1 равен 9,68 кА (см. табл. П2.1). Квадрат такого тока оказывается меньше значения интеграла Джоуля, определенного по методике, изложенной в [1], при расчетных условиях режима КЗ: 9,682 100,16 (кА2 с), 2 I тер что противоречит условию BК . доп 1 77 Но если в длительном режиме, предшествующем режиму КЗ, коэффициент загрузки кабеля не превышал величину 0,9, то I тердоп1 будет как минимум на 5 % больше (см. табл. П2.2), а значит, и условие термической стойкости будет выполняться: (9,68 1,05)2 = 103,3 78 100,16 (кА2 с). Приложение 2 ЗНАЧЕНИЯ ОДНОСЕКУНДНЫХ ТОКОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ КАБЕЛЕЙ Таблица П2.1. Односекундные токи термической стойкости для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией Односекундный ток термической стойкости, кА, Сечение при напряжении кабеля, кВ жилы 6 10 кабеля, 2 мм Медные Алюминиевые Медные Алюминиевые жилы жилы жилы жилы 6 0,72 0,47 0,76 0,49 10 1,28 0,79 1,82 0,82 16 1,94 1,28 2,04 1,33 25 3,11 2,02 3,26 2,12 35 4,32 2,79 4,53 2,93 50 5,85 3,78 6,13 3,96 70 8,43 5,52 8,84 5,79 95 11,71 7,66 12,28 8,04 120 14,77 9,68 15,49 10,16 150 18,22 11,88 19,10 12,46 185 22,78 14,94 23,88 15,66 240 29,95 19,62 31,40 20,56 Таблица П2.2. Поправочные коэффициенты на односекундные токи термической стойкости для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией, учитывающие предварительную нагрузку кабелей до КЗ Номинальное Место Значение поправочного коэффициента на напряжение прокладки односекундные токи термической стойкости кабеля, кВ кабеля при коэффициенте предварительной нагрузки 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 На возду- 1,22 1,20 1,17 1,14 1,10 1,05 1,0 1-6 хе В земле 1,26 1,24 1,20 1,16 1,11 1,06 1,0 На возду- 1,17 1,15 1,13 1,11 1,07 1,04 1,0 10 хе В земле 1,21 1,19 1,16 1,13 1,09 1,05 1,0 79 Таблица П2.3. Односекундные токи термической стойкости для кабелей с пластмассовой изоляцией напряжением до 6 кВ Односекундный ток термической стойкости, кА, для кабелей с изоСечеляцией ние ПоливинилхлоридПолиэтилен Сшитый полиэтижилы ный пластик лен кабеМедАлюминиеМедАлюминиеМедАлюмиля, ные вые жилы ные вые жилы ные ниевые 2 мм жилы жилы жилы жилы 1,5 0,17 0,14 0,21 2,5 0,27 0,18 0,23 0,15 0,34 0,22 4 0,43 0,29 0,36 0,24 0,54 0,36 6 0,65 0,42 0,54 0,35 0,81 0,52 10 1,09 0,70 0,91 0,58 1,36 0,87 16 1,74 1,13 1,45 0,94 2,16 1,40 25 2,78 1,81 2,32 1,50 3,46 2,24 35 3,86 2,30 3,22 2,07 4,80 3,09 50 5,23 3,38 4,37 2,80 6,50 4,18 70 7,54 4,95 6,30 4,10 9,38 6,12 95 10,48 6,86 8,75 5,68 13,03 8,48 120 13,21 8,66 11,03 7,18 16,43 10,71 150 16,30 10,64 13,60 8,82 20,26 16,53 185 20,39 13,37 17,02 11,08 25,35 21,70 240 26,30 17,54 22,37 14,54 33,32 31,16 Таблица П2.4. Односекундные токи термической стойкости для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена напряжением 10 кВ Односекундный ток термической стойкости, кА, для Сечение жилы кабекабелей ля, мм2 с медной жилой с алюминиевой жилой 50 7,15 4,7 70 10,0 6,6 95 13,6 8,9 120 17,2 11,3 150 21,5 14,2 185 26,5 17,5 240 34,3 22,7 300 42,9 28,2 400 57,2 37,6 500 71,5 47,0 630 90,1 59,2 800 114,4 75,2 80 Приложение 3 ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ В ЦЕПЯХ СИСТЕМЫ СОБСТВЕННЫХ НУЖД 6 кВ Наличие токов подпитки от группы электродвигателей, приближенных к расчетной точке КЗ в электрических цепях системы собственных нужд, вносит существенное различие в выбор коммутационных аппаратов в различных присоединениях. Речь идет, прежде всего, о принципиальной разнице в выборе выключателя в цепи ввода ТСН на секцию 6 кВ и в цепи отходящего присоединения (в цепи электродвигателя). Выключатель ввода при КЗ в расчетной точке К-1 (см. рис.1 пособия) подвергается воздействию большего из токов КЗ: либо тока I п 0С – начального действующего значения периодического тока КЗ «системы», либо тока I п 0 Д – начального действующего значения периодического тока подпитки эквивалентного двигателя (группы двигателей). I п 0 Д , поэтому при проверке выключаКак правило, I п 0С теля ввода по режиму КЗ ток подпитки от двигателей не учитывается. Этот факт позволяет проверку выключателя по коммутационной способности проводить по величине полного тока отключения. Методика выбора и проверки таких выключателей приведена в табл. П3.1. Таблица П3.1. Оформление в табличной форме выбора выключателей Каталожные данУсловия выбора Расчетные данные ные выключателя 1. U уст U ном U уст 2. I max I ном I max 3. 2I п0 1 e 2I отклн 1 / / Tа 2I п0 1 e н 81 U ном I ном / / Tа 2I отклн 1 н Окончание табл. П3.1. Условия выбора 4. i уд iдин 2 тер тер 5. Bк I t 6. I п0 I вклн , iуд iвклн Расчетные данные Каталожные данные выключателя i уд iдин Bк Iп0 i уд 2 I тер tтер I вклн iвклн В сравнительной табл. П3.1 приведены следующие расчетные и каталожные обозначения: U уст , U ном – соответственно номинальное напряжение установки и выключателя; I max – максимальный длительный ток в расчетной цепи; I ном – номинальный ток выключателя; I п 0 – начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ в расчетной цепи; tРЗmin tСВ – расчетное время отключения, где t РЗmin = = 0,01 с; tСВ – собственное время отключения выключателя; Tа – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ в расчетной цепи; I отклн – номинальный ток отключения выключателя; н – нормированное значение содержания апериодиче- ской составляющей в отключаемом токе, о.е. (определяется по каталогу, при отсутствии данных можно воспользоваться выражением н e /0,045 ); I вклн – номинальный ток включения выключателя (действующее значение периодической составляющей); 82 iвклн – наибольший пик тока включения (амплитудное значение); i уд – ударный ток КЗ в расчетной цепи. При проверке по режиму КЗ выключателя в цепи отходящего от шин 6 кВ присоединения (в цепи электродвигателя или в цепи трансформатора собственных нужд второй ступени трансформации) учет тока подпитки от группы электродвигателей необходим. Периодический ток КЗ «системы» не изменяет с течением времени амплитуду, а значит, не изменяет и величину действующего значения тока. Апериодический ток КЗ «системы» затухает с течением времени с определенным значением постоянной времени затухания этого тока. Периодический ток подпитки от двигателей изменяет свое начальное значение с течением времени, ток затухает по мере торможения асинхронного электродвигателя (группы двигателей). Апериодический ток подпитки также затухает, но с постоянной времени, отличной от этого параметра для тока «системы». Указанные особенности не позволяют при проверке выключателя в цепи электродвигателя по коммутационной (отключающей) способности использовать формулу полного тока, а вынуждают проводить проверку выключателя раздельно по способности отключения периодического тока и апериодического тока КЗ в расчетных условиях короткого замыкания. Методика выбора и проверки таких выключателей приведена в табл. П3.2. Таблица П3.2. Оформление в табличной форме выбора выключателей Каталожные Условия выбора Расчетные данные выданные ключателя 1. U уст U ном U уст 2. I max I ном I откл н I п I max Iп iа 3. 4. 2 I отклн н iа 83 U ном I ном I отклн 2 I отклн н Окончание табл. П3.2. Каталожные Расчетные данные выданные ключателя Условия выбора 5. i уд iдин i уд 2 тер тер 6. Bк I 7. I п0 I вклн , iуд iвклн Bк Iп0 i уд t i I дин 2 тер тер t I вклн iвклн В табл. П3.2 приведены следующие расчетные и каталожные данные: U уст , U ном – соответственно номинальное напряжение установки и выключателя; I max – максимальный длительный ток в расчетной цепи; I ном – номинальный ток выключателя; Iп I п 0С Iп0Д e / Tп Д – значение периодической состав- ляющей тока КЗ в расчетной цепи к моменту отключения ; I отклн – номинальный ток отключения выключателя; iа 2 I п 0С e / TаС 2I п0 Д e / Tа Д – апериодическая со- ставляющая тока КЗ в расчетной цепи к моменту отключения I п0 I п 0С ; I п 0 Д – начальное действующее значение пе- риодической составляющей тока КЗ в расчетной цепи; iуд iудС iудД 2 I п 0С К удС КЗ в расчетной цепи. 84 2 I п 0 Д К удД – ударный ток Приложение 4 ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ 6 кВ Тип электродвига- Рн, теля кВт А(АЗ, АП) 12-32-4 А(АЗ, АП)12-32-4У4 А(АЗ, АП) 12-41-4 А(АЗ, АП)12-41-4У4 А(АЗ, АП) 12-52-4 А(АЗ,АП) 12-52-4У4 А(АЗ, АП) 13-46-4 А(АЗ,АП) 13-46-4У4 А(АЗ,АП) 13-59-4У4 А(АЗ, АП) 12-35-6 А(АЗ, АП) 12-39-6 А(АЗ,АП) 12-39-6У4 А(АЗ, АП) 12-49-6 А(АЗ,АП) 12-49-6У4 А(АЗ, АП) 13-37-6 А(АЗ,АП) 13-37-6У4 А(АЗ, АП) 13-46-6 А(АЗ,АП) 13-46-6У4 А(АЗ, АП) 13-59-6 А(АЗ,АП) 13-59-6У4 А(АЗ, АП) 12-35-8 А(АЗ,АП) 12-35-8У4 А(АЗ, АП) 12-42-8 А(АЗ,АП) 12-42-8У4 А(АЗ, АП) 12-52-8 А(АЗ,АП) 12-52-8У4 А(АЗ, АП) 13-42-8 А(АЗ,АП) 13-42-8У4 А(АЗ, АП) 13-52-8 А(АЗ,АП) 13-62-8У4 А(АЗ, АП) 13-62-8 А(АЗ,АП) 13-62-8У4 А(АЗ, АП) 12-42-10 А(АЗ, АП) 12-52-10 А(АЗ, АП) 13-42-10 А(A3, АП) 13-52-10 А(АЗ, АП) 13-62-10 А(АЗ, АП) 13-42-12 А(АЗ, АП) 13-52-12 А(АЗ, АП) 13-62-12 Iн, nн, Мmax, Mп, cos н, н, А об/мин о.е. о.е. % о.е. Серия А исполнений А, АЗ, АП 400 46,5 92,5 0,895 1480 2,1 1,0 400 46,5 93,5 0,885 1480 2,1 1,0 500 57,5 93,0 0,895 1480 2,2 1,1 500 57,5 93,5 0,895 1480 2,2 1,1 630 71,5 93,5 0,905 1480 2,2 1,1 630 73,0 94,5 0,879 1480 2,2 1,1 800 90,0 94,0 0,91 1485 2,1 1,0 800 91,0 95,0 0,89 1485 2,1 1,0 100 114 94,5 0,893 1485 2,5 1,2 250 29,5 91,5 0,89 985 2,2 1,1 320 37,5 92,0 0,89 985 2,2 1,2 320 38,0 92,5 0,876 985 2,2 1,2 400 46,5 92,5 0,89 985 2,4 1,2 400 47,0 93,0 0,88 985 2,4 1,2 500 58,5 93,0 0,88 985 1,9 1,0 500 59,0 93,5 0,894 985 2,0 1,0 630 72,5 93,5 0,89 985 2,0 1,0 630 73,0 94,0 0,883 985 2,0 1,0 800 91,0 93,5 0,9 985 2,2 1,0 800 94,0 94,5 0,867 985 2,2 1,0 200 25,5 90,5 0,84 735 2,1 1,2 200 26,0 92,0 0,805 735 2,1 1,2 250 31,0 91,5 0,85 740 2,1 1,1 250 31,0 92,5 0,839 740 2,1 1,1 320 39,0 92,0 0,86 740 2,2 1,1 320 39,0 93,0 0,85 740 2,2 1,1 400 48 92,5 0,86 735 2,1 1,2 400 49 93,5 0,84 735 2,1 1,2 500 59,5 93,0 0,865 735 2,0 1,2 500 61,0 94,0 0,839 735 2,0 1,2 630 74,5 93,5 0,87 735 2,1 1,3 630 76,0 94,0 0,849 735 2,1 1,3 200 27 90,5 0,79 590 2,4 1,3 250 32 91,0 0,82 590 2,5 1,3 320 40 91,5 0,84 590 2,1 1,1 400 49 92,0 0,85 590 2,0 1,1 500 61 92,5 0,85 590 2,1 1,1 200 27 90,0 0,79 490 2,3 1,2 250 33 91,0 0,8 490 2,3 1,3 320 41,5 91,5 0,81 490 2,1 1,3 85 K п, о.е. J, кг м2 5,1 5,0 5,7 5,7 5,7 5,7 5,4 5,4 6,2 5,7 6,0 6,0 5,7 5,7 4,5 4,6 4,6 4,6 5,3 5,3 5,0 5,0 5,1 5,1 5,2 5,2 5,1 5,1 5,0 5,0 5,3 5,3 6,0 5,9 4,8 4,7 4,8 5,8 5,1 4,9 22,5 22,5 25 25 30 30 50 50 62,5 35 37,5 37,5 45 45 60 60 70 70 85 85 35 35 40 40 47,5 48 75 75 87,5 87,5 102,5 102,5 52,5 62,5 85 100 117,5 85 100 117,5 Продолжение табл. Тип электродвигателя А-113-2 А-113-2М А-114-2 A-114-2М А-112-4 A-112-4М А-112-4М А-113-4 А-113-4М А-113-4М А-114-4 А-114-4М А-114-4М А-114-6 А-114-6М А-114-6М А2-450S-4 А2-450S-4М А2-450М-4 А2-450М-4М А2-500S-4 А2-500М-4 А2-450S-6 А2-450М-6 А2-500S-6 A2-500S-6M А2-500М-6 А2-500М-6М А2-560S-6 A2-450S-8 А2-450М-8 A2-500S-8 A2-500S-8M А2-500М-8 А2-500М-8М A2-560S-8 А2-560М-8 А2-450S-10 А2-450М-10 A2-500S-10 А2-500М-10 А2-560S-10 А2-560М-10 А2-500Sк-12 Рн, кВт 320 320 400 400 200 200 200 250 250 250 320 320 320 200 200 200 cos н, н, % о.е. 92,1 0,901 92,1 0,901 93,0 0,916 93,0 0,916 91,4 0,896 91,4 0,896 91,4 0,896 92,0 0,889 92,0 0,908 92,0 0,908 92,8 0,894 93,0 0,902 93,0 0,902 92,0 0,886 92,0 0,886 92,0 0,886 Серия А2 400 46,0 94,0 0,89 nн, Мmax, Mп, об/мин о.е. о.е. 2970 2,60 1,40 2970 2,60 1,40 2970 3,00 1,50 2970 2,60 1,40 1480 2,50 1,70 1485 2,50 1,70 1485 2,50 1,70 1480 2,50 1,30 1480 2,00 1,40 1480 2,00 1,40 1480 2,80 1,60 1480 2,30 1,70 1480 2,30 1,70 985 2,40 1,20 985 2,40 1,20 985 2,40 1,20 K п, о.е. 6,40 6,50 7,20 7,00 6,20 6,20 6,20 5,80 5,00 5,00 6,50 5,70 5,70 5,80 5,80 5,80 J, кг м2 6,50 6,70 8,00 10,70 8,30 8,25 10,00 12,25 10,00 12,00 15,00 12,50 14,75 19,50 19,50 22,50 1480 2,0 1,0 5,6 11,25 500 57,0 94,4 0,895 1480 2,0 1,1 5,7 12,5 630 800 315 400 500 94,6 95,0 93,5 93,9 94,2 0,9 0,9 0,86 0,87 0,88 1485 1485 985 985 985 2,1 2,2 2,1 2,1 2,1 1,0 1,2 1,3 1,3 1,1 6,2 6,7 6,2 6,2 6,0 21,25 26,25 17,5 20 32,5 630 73,0 94,5 0,88 985 2,1 1,2 6,2 38,75 800 250 315 400 94,5 92,8 93,4 93,8 0,88 0,83 0,83 0,84 985 740 740 740 2,1 2,0 2,0 2,0 1,1 1,3 1,3 1,2 5,7 5,5 5,8 5,8 67,5 21,25 26,25 41,25 500 60,5 94,1 0,85 740 2,0 1,2 6,0 47,5 630 800 200 250 315 400 500 630 200 0,85 0,85 0,79 0,80 0,82 0,83 0,84 0,84 0,755 740 740 590 590 590 590 590 590 490 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 1,9 2,0 2,0 1,3 1,3 1,2 1,2 1,1 1,1 1,1 1,2 1,0 5,7 6,0 5,1 5,3 5,3 5,3 5,2 5,4 5,0 91,25 110 22,5 27,5 46,25 53,75 97,5 117,5 43,75 Iн, А 37,1 37,1 45,2 45,2 23,5 23,5 23,5 29,4 28,8 28,8 37,1 36,7 36,7 23,6 23,6 23,6 71,0 90,0 38,0 47,5 58 93,0 31,0 39,5 49,0 76,0 96,0 26,5 32,5 40,0 50,0 61,0 76,5 28,0 94,1 94,5 91,6 92,4 93,1 93,5 93,7 94,2 91,9 86 Продолжение табл. Тип электродвига- Рн, Iн, nн, cos н, н, теля кВт А об/мин % о.е. А2-500М-12 315 42,5 92,7 0,775 490 Серия А4 A4-355LK-4У3 200 23,0 93,9 0,891 1470 A4-355L-4У3 250 29,0 94,1 0,882 1470 А4-355Х-4У3 315 36,0 94,5 0,891 1470 А4-355У-4У3 400 45,0 95,3 0,898 1470 А4-400ХК-4У3 400 47,0 94,3 0,87 1470 А4-400Х-4У3 500 58,0 94,7 0,88 1470 А4-400У-4У3 630 72,5 95,1 0,88 1470 А4-450Х-4У3 800 92,0 95,2 0,88 1482 A4-355L-6У3 200 23,5 93,8 0,873 985 А4-355Х-6У3 250 29,5 94,0 0,868 985 А4-400ХК-6У3 315 38 93,6 0,85 985 А4-400Х-6У3 400 47,5 94,0 0,86 985 А4-400У-6У3 500 59,5 94,4 0,86 985 А4-450Х-6У3 630 74,5 94,7 0,86 986 А4-450У-6У3 800 94,5 95 0,86 986 А4-400Х-8У3 250 32,0 93,2 0,81 739 А4-400У-8У3 315 39,5 93,6 0,82 739 А4-450Х-8У3 400 50,0 93,9 0,82 740 А4-450УК-8У3 500 61,5 94,2 0,83 740 А4-450У-8У3 630 77,5 94,5 0,83 740 А4-400Х-10У3 200 27,5 92,0 0,77 583 А4-400У-10У3 240 33,5 92,5 0,78 583 А4-450Х-10У3 315 40,0 93,0 0,82 583 А4-450У-10У3 400 50,0 93,4 0,82 583 А4-450Х-12У3 250 34,0 92,2 0,77 484 А4-450У-12У3 315 42,0 92,7 0,78 484 Серия АН АН-14-46-8 800 96 94,2 0,85 740 АН-14-59-8 100 119 94,3 0,86 740 АН-14-46-10 630 79,5 93,4 0,82 590 АН-15-36-10 800 98 93,5 0,84 590 АН-14-49-12 500 65 93,3 0,8 490 АН-15-39-12 630 80 93,5 0,82 490 АН-15-49-12 800 99 94,0 0,83 490 АН-14-36-16 200 32 91,0 0,67 370 АН-14-41-16 250 38,5 91,2 0,69 365 АН-15-29-16 320 46 91,5 0,73 365 АН-15-34-16 400 56 92,3 0,75 365 АН-15-41-16 500 68,5 92,8 0,76 365 АН-15-51-16 630 86 93,2 0,76 365 АН-16-41-16 800 108 93,8 0,76 370 Серии АН2, АН3-2 АН2-15-69-8УХЛ4 87 Мmax, Mп, о.е. о.е. 2,0 1,0 K п, о.е. 4,8 J, кг м2 56,25 2,2 2,2 2,2 2,2 2,3 2,3 2,3 2,1 2,2 2,2 2,1 2,1 2,1 2,0 2,0 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,1 1,2 1,2 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 6,0 6,0 6,0 6,0 5,7 5,7 5,7 5,7 6,0 6,0 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 4,8 4,8 4,8 4,8 4,5 4,5 5,25 6,25 8,0 10,0 10 11 13 21 11 13 15 18 21 32 38 19 22 36 42 49 19 22 37 42 40 45 2,0 2,2 2,0 2,1 1,9 2,0 2,0 2,0 1,9 1,9 2,0 2,0 2,0 2,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1 1,0 5,2 5,2 4,9 5,0 4,4 4,6 4,7 4,0 3,9 4,5 4,3 4,5 4,7 4,9 160 202,5 190 232,5 185 332,5 412,5 155 175 312,5 350 400 500 825 125 Продолжение табл. Тип электродвигателя АН3-2-15-69-8У3 АН2-16-57-8УХЛ4 АН3-2-16-57-8У3 АН2-16-69-8УХЛ4 АН3-2-16-69-8У3 АН2-16-83-8УХЛ4 АН3-2-16-83-8У3 АН2-15-57-10У4 АН2-15-57-10УХЛ4 АН3-2-15-57-10У3 АН2-15-69-10У4 АН2-15-69-10УХЛ4 АН3-2-15-69-10У3 АН2-16-57-10УХЛ4 АН3-2-16-57-10У3 АН2-16-39-12У4 АН2-16-39-12УХЛ4 АН3-2-16-39-12У3 АН2-16-48-12У4 АН2-16-48-12УХЛ4 АН3-2-16-48-12У3 АН2-16-57-12У4 АН2-16-57-12У4 АН3-2-16-57-12У3 АН2-17-31-16У4 АН2-17-31-16УХЛ4 АН3-2-17-31-16У3 АН2-17-39-16У4 АН2-17-39-16УХЛ4 АН3-2-17-39-16У3 Рн, кВт Iн, А % cos н, о.е. 630 80 94,5 0,8 590 2,0 1,0 5,0 800 100 94,6 0,81 590 2,0 1,0 5,0 500 64 93,8 0,8 493 2,3 1,0 5,5 630 80 94,1 0,8 493 2,3 1,0 5,5 800 101 94,5 0,8 493 2,4 1,0 5,5 500 68 93,3 0,76 370 2,0 1,1 5,0 630 85 93,7 0,76 370 2,0 1,1 5,0 АО-114-4 АО-113-4М АО-114-4М АО-113-6 АО-113-6М АО-114-6М 200 200 250 160 160 200 23,0 23,7 29,4 19,7 19,3 24,2 2,5 2,8 2,8 2,2 2,8 2,8 1,7 1,2 1,3 1,8 1,3 1,3 6,5 6,6 7,0 8,0 7,0 7,3 13,50 10,75 13,50 17,80 17,80 22,50 АО3-400-4У2 АО3-400М-4У2 АО3-400М-6У2 200 23,7 250 28,3 200 24,8 3,3 2,9 2,6 1,0 1,0 1,0 6,0 7,0 7,0 7,25 9,25 9,25 АОВ2-14-41-4У3 500 57,4 2,3 1,0 6,5 25 АО4-355-4У2 200 23,5 2,3 1,2 6,5 5,75 н, nн, об/мин Серия АО 93,0 0,900 1480 92,0 0,883 1485 93,0 0,880 1485 92,0 0,849 990 92,0 0,867 990 92,5 0,860 990 Серия АО3 93,2 0,871 1485 93,4 0,910 1485 93,2 0,833 990 Серия АОВ2 93,5 0,896 1485 Серия АО4 93,4 0,877 1500 88 Мmax, Mп, о.е. о.е. K п, о.е. J, кг м2 118 198 185 230 218 270 256 120 120 113 190 150 138 245 233 180 180 168 210 210 198 243 243 230 340 340 320 400 400 380 Продолжение табл. Тип электродвига- Рн, Iн, nн, Мmax, Mп, K п, J, cos н, н, теля кВт А об/мин о.е. о.е. о.е. % о.е. кг м2 АО4-355У-4У2 315 36,0 94,6 0,890 1500 2,3 1,2 6,5 9,00 АО4-355Х-6У2 200 23,5 93,8 0,873 1000 2,3 1,2 6,5 11,75 Серия АТД АТД-500 500 58,0 93,5 0,887 2975 2,1 0,8 5,5 11,00 АТД-500 500 58,0 93,5 0,887 2975 2,1 0,8 5,5 11,00 АТД-630 630 72,5 94,0 0,890 2975 2,1 0,8 5,5 12,25 АТД-800 800 92,0 94,5 0,885 2980 2,1 0,8 5,5 14,25 Серия АТД исполнений AЗ, АЗП, АЗС, АЗСП, АР, АРП, АС, АСП АР-500/6000 500 57 94,8 0,89 2970 2,3 1,1 6,0 11 АРП-500/6000 АР-630/6000 630 71 95,2 0,895 2970 2,4 1,15 6,2 12,3 АРП-630/6000 АР-800/6000 800 89 95,2 0,905 2975 2,5 1,2 6,4 14,3 АРП-800/6000 АЗ-500/6000 500 57 94,8 0,89 2970 2,3 1,1 6,0 11 АЗП-500/6000 АЗ-630/6000 630 71 95,2 0,895 2970 2,4 1,15 6,2 12,3 АЗП-630/6000 АЗ-800/6000 800 89 95,5 0,905 2975 2,5 1,2 6,4 14,3 АЗП-800/6000 Серия АТД2 исполнений 2АЗМ, 2АЗМ1, 2АЗМВ, 2АЗМВ1, 2АЗМП, 2АЗЛ, 2АЗЛП,2АРМ, 2АРМ1, 2АРМП, 2АРЛ, 2АРЛП 2АЗМ-315/6000У4 315 35,5 94,6 0,905 2980 2,4 1,3 7,0 4,0 2АРМ-315/6000У3 2АЗМ-400/6000У4 400 44,2 95,2 0,915 2980 2,4 1,3 7,0 4,5 2АРМ-400/6000У3 2АЗМ-500/6000У4 500 54,8 95,5 0,92 2980 2,1 1,2 6,0 5,0 2АЗМП-500/6000У4 2АРМ-500/6000У3 2АРМП-500/6000У3 2АЗЛ-630/6000У4 630 69,7 95,5 0,91 2975 2,4 0,9 6,0 8,75 2АЗЛП-630/6000У4 2АРЛ-630/6000У3 2АРЛП-630/6000У3 2АЗМ-630/6000У4 630 70,5 95,4 0,9 2970 1,9 1,1 5,2 8,75 2АЗМП-630/6000У4 2АРМ-630/6000У3 2АРМП-630/6000У3 2АЗЛ-800/6000У4 800 88,3 95,8 0,91 2975 2,5 0,9 6,0 11,25 2АЗЛП-800/6000У4 2АРЛ-800/6000У3 2АРЛП-800/6000У3 2АЗМ-800/6000У4 800 89,5 95,7 0,9 2970 1,9 1,1 5,2 11,25 2АЗМП-800/6000У4 2АРМ-800/6000У3 2АРМП-800/6000У3 89 Продолжение табл. Тип электродвига- Рн, Iн, nн, Мmax, Mп, K п, cos н, н, теля кВт А об/мин о.е. о.е. о.е. % о.е. 2АЗМ1-630/6000У4 630 70,5 95,4 0,9 2970 1,9 1,1 5,2 2АРМ1-630/6000У4 2АЗМ1-600/6000У4 800 89,5 95,7 0,9 2970 1,9 1,1 5,2 2АРМ1-800/6000У4 2АЗМВ-500/6000У2 500 56,3 95,0 0,90 2975 2,5 1,2 5,8 2АЗМВ-500/6000У5 2АЗМВ-630/6000У2 630 70,6 95,4 0,9 2975 2,5 1,2 5,8 2АЗМВ-630/6000У5 2АЗМВ-800/6000У2 800 90,5 95,7 0,89 2975 2,5 1,2 6,0 2АЗМВ-800/6000У5 2АЗМВ1500 57 94,8 0,89 2979 2,4 0,85 5,7 500/6000У5 2АЗМВ1630 71,5 95,3 0,89 2979 2,4 0,85 5,7 630/6000У5 2АЗМВ1800 90,5 95,4 0,89 2979 2,5 0,9 6,0 800/6000У5 Серия АТД4 исполнений 4АЗМ, 4АЗМП, 4АРМ, 4АРМП 4АЗМ500 56,5 95,7 0,89 2970 2,1 0,9 5,1 500/6000УХЛ4 4АРМ500/6000УХЛ4 4АРМП500/6000УХЛ4 4АЗМП500/6000УХЛ4 4АЗМ630 72 95,7 0,88 2979 2,0 1,0 5,3 630/6000УХЛ4 4АРМ630/6000УХЛ4 4АЗМП630/6000УХЛ4 4АРМП630/6000УХЛ4 4АЗМ800 90 96,0 0,89 2979 2,0 1,0 5,3 800/6000УХЛ4 4АРМ800/6000УХЛ4 4АЗМП800/6000УХЛ4 4АРМП800/6000УХЛ4 Серия АТК АТК-16А8-6 800 95,0 93,0 0,871 980 1,80 0,70 4,5 АТК-16АВ-6 800 95,0 93,0 0,871 980 1,80 0,70 4,5 АТК-17А6-8М 800 97,5 93,0 0,849 735 1,80 0,65 4,5 АТК-16Б10-10 620 75,5 93,0 0,850 590 1,90 0,80 5,0 90 J, кг м2 8,75 11,25 8,8 11,3 18,3 10 11,25 18,25 3,1 5,2 5,8 448,8 118,8 315,0 140,0 Продолжение табл. Тип электродвига- Рн, Iн, nн, Мmax, Mп, cos н, н, теля кВт А об/мин о.е. о.е. % о.е. АТК-18Б7-24 390 55,5 90,0 0,751 245 2,20 1,10 Серия АТМ АТМ-500-2 500 60 93 0,86 2980 1,8 1,1 АТМ-700-2 700 82 93,5 0,88 2980 1,7 1,0 АТМ-850-2 850 98 94 0,89 2980 2,0 1,2 Серия ВАН исполнения АВ АВ-113-4 250 29,2 92,0 0,895 1480 2,40 1,30 АВ-114-4 320 36,7 93,0 0,902 1480 2,40 1,50 6,50 ВАН(АВ)-14-39-6 ВАН(АВ)-14-26-8 АВ-14-26-8 ВАН(АВ)-14-31-8 ВАН(АВ)-14-39-8 ВАН(АВ)-15-31-8 АВ-14-26-10 ВАН(АВ)-14-26-10 ВАН(АВ)-14-31-10 ВАН(АВ)-14-39-10 ВАН(АВ)-15-31-10 АВ-15-31-10 АВ-15-31-10К ВАН(АВ)-15-39-10 BAH(AB)-14-31-12 ВАН(АВ)-14-39-12 ВАН(АВ)-15-34-12 ВАН(АВ)-15-39-12 BАH(AB)-16-31-12 800 400 400 500 630 800 315 320 400 500 630 0,86 0,83 0,83 0,85 0,86 0,86 0,76 0,75 0,8 0,82 0,82 2,1 2,1 2,0 2,06 2,05 2,2 2,2 2,2 2,15 2,1 2,4 0,9 0,82 0,8 0,84 0,86 0,72 0,9 0,94 0,92 0,85 1,0 0,82 0,72 0,75 0,7 0,77 990 738 738 738 738 740 590 590 590 590 590 592 592 593 490 490 492 492 2,5 1,8 1,84 2,2 2,3 2,5 ВАН(АВ)-16-31-12К АВ-16-31-12 AB-16-31-12К ВАН(АВ)-16-41-12 АВ-16-41-12 АВ-16-41-12К BAH(AB)-15-44-16 АВ-15-44-16 ВАН(АВ)-16-36-16 ВАН(АВ)-16-36-16К ВАН(АВ)-16-41-16 BAH(AB)-16-41-16К 800 0,8 495 2,6 800 320 400 500 630 96 50 51 61 76 95 44 44 52 63 79 79,5 79,5 99,5 46 55 66 84 102, 5 93,5 92,3 91,8 92,9 93,2 93,7 91,2 91,8 92,4 93,1 93,3 92,6 92,6 93,8 91,8 92,1 92,9 93,5 93,5 104 92,6 120 94,1 122 93,0 500 74 630 84,5 86 800 111 110 92,1 91,8 93,1 92,6 93,5 92,9 0,69 0,705 0,75 0,77 0,74 0,75 91 370 368 370 2,2 2,3 1,9 370 2,0 2,1 K п, о.е. 4,8 J, кг м2 600,0 5,3 5,0 6,0 20 25 27,5 6,50 1,3 0,92 0,82 1,0 0,9 0,8 5,5 4,2 5,0 4,3 4,3 4,6 5,0 4,2 4,2 4,1 4,6 5,0 5,0 5,2 3,9 3,9 4,4 4,6 5,2 12,25 0 15,50 0 175 137,5 125 150 162,5 250 137,5 150 162,5 175 275 225 225 325 162,5 175 300 325 675 0,85 5,7 725 0,8 0,85 4,6 5,3 1,1 0,7 0,74 0,8 3,8 4,3 3,7 4,2 4,2 4,3 400 775 875 800 900 Продолжение табл. Тип электродвига- Рн, теля кВт ВАН 118/23-8У3 ВАН 118/23-8КУ3 ВАН 118/41-8У3 ВАН 118/41-8КУ3 ВАН 118/23-10У3 ВАН 118/23-10КУ3 ВАН 118/41-10У3 ВАН 118/41-10КУ3 ВАН 118/51-10У3 ВАН 118/51-10КУ3 ВАН 118/28-12У3 ВАН 118/28-12КУ3 ВАН 118/51-12У3 ВАН 118/51-12КУ3 ВАН 143/41-12У3 ВАН 143/41-12КУ3 ВАН 143/36-16У3 ВАН 143/36-16КУ3 ВАН 143/46-16У3 ВАН 143/46-16КУ3 ВАН 173/36-16У3 ВАН 173/36-16КУ3 ВАО-450М-2 BAО-450L-2 ВАО-500М-2 BAО-500L-2 ВАО-450М-4 BAО-450L-4 BAО-500M-4 BAО-500L-4 ВАО-560М-4 BAО-560L-4 ВАО-630М-4 BAО-450L-6 ВАО-500М-6 BAО-500L-6 ВАО-560М-6 BAО-560L-6 ВАО-630М-6 BAО-630L-6 ВАО-500М-8 BAО-500L-8 nн, Мmax, Mп, cos н, н, об/мин о.е. о.е. % о.е. Серия ВАН 400 49,5 92,3 0,84 736 1,9 0,6 K п, о.е. J, кг м2 4,2 80 800 98,0 93,8 0,84 740 2,1 0,8 5,0 125 315 43 91,6 0,77 588 2,0 0,7 4,0 100 630 82 93,5 0,79 591 2,1 0,9 5,0 160 800 99 93,7 0,82 592 1,9 0,7 4,2 190 315 45,5 91,5 0,73 490 2,0 0,8 4,0 115 630 87,0 93,0 0,74 492 2,1 0,8 4,2 190 800 102 93,7 0,80 493 2,0 0,65 4,5 350 500 74,5 92,1 0,70 368 2,0 0,85 4,0 300 630 90,0 92,9 0,72 369 2,1 0,85 3,8 390 800 108 93,5 0,76 368 1,8 0,7 3,9 570 Серия ВАО 93,7 0,874 2980 94,2 0,881 2980 94,0 0,888 2980 94,2 0,888 2980 93,0 0,877 1480 93,2 0,872 1480 94,0 0,864 1480 94,5 0,884 1480 94,0 0,898 1490 94,5 0,904 1490 95,0 0,905 1490 93,5 0,840 990 94,0 0,868 990 94,5 0,869 990 94,2 0,869 990 94,5 0,885 990 94,9 0,887 990 95,3 0,878 990 93,2 0,791 740 93,7 0,792 740 2,8 2,8 2,8 2,8 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,2 2,2 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1 1,2 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,2 1,3 6,5 6,5 6,5 6,5 6,0 6,0 6,0 6,0 6,5 6,5 6,5 5,5 5,5 5,5 6,0 6,0 6,0 6,0 5,5 5,5 4,25 5,25 9,75 10,75 6,50 7,50 12,50 17,00 26,75 30,50 35,25 11,75 22,10 26,30 41,25 47,25 54,25 90,00 22,00 27,00 200 250 315 400 200 250 315 400 500 630 800 200 250 315 400 500 630 800 200 250 Iн, А 23,5 29,0 36,5 46,0 23,6 29,6 37,3 46,1 57,0 71,0 89,5 24,5 29,5 36,9 47,0 57,5 72,0 92,0 26,1 32,4 92 Продолжение табл. Тип электродвигателя ВАО-560М-8 BAО-560L-8 ВАО-630М-8 BAО-630L-8 ВАО2-450S-2У2 ВАО2-450S-2У5 ВАО2-450М-2У2 ВАО2-450М-2У5 ВАО2-450LА-2У2 BAО2-450LA-2У5 BAО2-450LB-2У2 ВАО2-450LВ-2У5 ВАО2-450S-4У2 ВАО2-450S-4У5 ВАО2-450М-4У2 ВАО2-450М-4У5 ВАО2-450LА-4У2 ВАО2-450LА-4У5 ВАО2-450LВ-4У2 ВАО2-450LВ-4У5 ВАО2-560S-4У2 ВАО2-450LВ-4У5 ВАО2-560М-4У2 BAО2-560M-4У5 ВАО2-560LА-4У2 ВАО2-560LА-4У5 ВАО2-450М-6У2 ВАО2-450L-6У5 ВАО2-450LА-6У2 BAО2-450LA-6У5 BAО2-450LB-6У2 ВАО2-450LВ-6У5 ВАО2-560S-6У2 ВАО2-560S-6У5 ВАО2-560М-6У2 ВАО2-560М-6У5 ВАО2-560LА-6У2 ВАО2-560LА-6У5 BAО2-560LB-6У2 ВАО2-560LВ-6У5 ВАО2-450LА-8У2 BAО2-450LA-8У5 ВАО2-450LВ-8У2 ВАО2-450LВ-8У5 Рн, кВт 315 400 500 630 Мmax, о.е. 2,2 2,2 2,2 2,2 Mп, о.е. 1,3 1,3 1,3 1,3 K п, о.е. 5,5 5,5 5,5 5,5 J, кг м2 48,00 56,25 65,75 115,0 0 Серия ВАО2 200 22,9 94,1 0,89 2976 2,9 1,1 6,5 2,85 250 28,3 94,3 0,9 2973 2,9 1,1 6,5 3,22 315 35,2 94,4 0,91 2970 2,9 1,1 6,5 3,97 400 44,7 94,5 0,91 2967 2,9 1,1 6,5 5,05 200 23,3 93,6 0,88 1481 2,5 1,2 5,5 5,65 250 29,0 94,2 0,88 1481 2,5 1,2 5,5 6,64 315 36,0 94,8 0,89 2958 2,5 1,2 5,5 8,42 400 45,5 95,0 0,89 1485 2,5 1,2 5,5 10,4 500 56,2 95,0 0,9 1487 2,5 1,3 6,5 28,0 630 71,0 95,3 0,9 1487 2,5 1,3 6,5 32,0 800 90,0 95,6 0,9 1487 2,5 1,3 6,5 34,0 200 24,3 93,7 0,84 990 2,2 1,1 5,5 10,8 250 29,4 94,2 0,87 990 2,2 1,1 5,5 14,2 315 37,0 94,7 0,87 991 2,2 1,1 5,5 16,9 400 46,8 94,8 0,83 992 2,2 1,1 5,5 36,0 500 60,1 95,2 0,84 992 2,2 1,1 5,5 42,0 630 75,6 95,2 0,84 993 2,2 1,1 5,5 51,0 800 94,7 95,5 0,85 994 2,2 1,1 5,5 62,0 200 26,0 93,4 0,79 744 2,0 1,0 5,5 13,9 250 32,5 94,0 0,79 744 2,0 1,0 5,5 16,7 Iн, А 40,0 50,0 61,0 76,0 н, % 93,9 94,3 94,7 95,0 cos н, о.е. 0,807 0,816 0,833 0,840 93 nн, об/мин 740 740 745 745 Продолжение табл. Тип электродвигателя ВАО2-560S-8У2 ВАО2-560S-8У5 ВАО2-560М-8У2 ВАО2-560М-8У5 BAО2-560LA-8У2 ВАО2-560LА-8У5 BAО2-560LВ-8У2 BAО2-560LB-8У5 Рн, Iн, н, кВт А % 315 41,0 94,7 cos н, о.е. 0,78 400 51,9 95,0 ВДД-140/29-6 850 102, 0 850 104, 0 850 108, 0 500 71,0 750 104, 0 ВДД-170/34-10 ВДД-170/34-12 ВДД-170/34-16 ВДД-170/44-16 nн, Мmax, Mп, об/мин о.е. о.е. 745 2,2 1,0 K п, о.е. 5,5 J, кг м2 43,0 0,78 745 2,2 1,0 5,5 52,0 500 63,9 95,2 0,79 746 2,2 1,0 5,5 63,0 630 80,2 95,5 0,79 746 2,2 1,0 5,5 77,0 Серия ВДД 92,9 0,863 988 1,7 0,64 3,6 218 91,8 0,857 591 1,9 0,82 4,1 750 92,2 0,821 493 1,9 0,99 4,0 750 91,4 92,4 0,741 0,751 370 369 2,1 2,0 1,00 1,00 4,0 4,1 700 850 2,2 2,1 1,0 1,1 5,0 4,7 700 700 2,4 5,0 4,1 1,30 2,6 2,2 5,3 10,2 9,0 562,5 1750 1750 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 5,0 5,0 5,0 5,0 4,5 4,5 4,5 4,5 87 75 87 105 75 87 105 120 2,4 2,4 2,5 2,5 2,8 2,9 3,0 3,0 1,1 0,9 1,2 1,0 1,5 1,2 1,0 1,0 5,5 5,5 5,7 5,7 7,2 6,5 6,5 6,5 21,3 21,3 23,8 23,8 30 30 52,5 52,5 ВДН 170/34-12 ВДН 170/34-16 800 500 ДА-1712-12 ДА(ДАЗ)-1612-6 ДА(ДАЗ)-1612-6 900 660 800 ДА4-560Х-8У3 ДА4-560Хк-10У3 ДА4-560Х-10У3 ДА4-560Ук-10У3 ДА4-560Хк-12У3 ДА4-560Х-12У3 ДА4-560Ук-12У3 ДА4-560У-12У3 800 500 630 800 400 500 630 800 ДАЗО 12-36-4МУ1 ДАЗО 12-36-4 ДАЗО 12-41-4МУ1 ДАЗО 12-41-4 ДАЗО 12-55-4МУ1 ДАЗО 12-55-4 ДАЗО 13-50-4МУ1 ДАЗО 13-50-4 320 320 400 400 500 500 630 630 Серия ВДН 91,3 0,84 492 91,4 0,75 370 Серия ДА (ДАЗ), ДАД 112 93,5 0,827 492 85 94,0 0,789 995 102 94,4 0,799 995 Серия ДА4, ДА3 101 95,1 0,8 743 64,5 94,3 0,79 593 80 94,6 0,8 593 101 94,9 0,8 593 54 93,6 0,76 494 66,5 94,2 0,77 494 83,5 94,5 0,77 494 105, 94,7 0,77 493 5 Серия ДАЗО 39,0 91,5 0,85 1485 39,0 91,0 0,87 1483 49,0 92,0 0,85 1485 48,0 93,0 0,87 1483 60,0 93,0 0,86 1487 59,0 93,5 0,87 1485 73,0 93,0 0,89 1490 73,0 93,5 0,9 1490 99 70 94 Продолжение табл. Тип электродвигателя ДАЗО 13-62-4МУ1 ДАЗО 13-62-4 ДАЗО 12-55-6МУ1 ДАЗО 12-55-6 ДАЗО 13-42-6МУ1 ДАЗО 13-42-6 ДАЗО 15-59-8У1 ДАЗО15-698/10МУ1 Рн, кВт 800 800 320 320 400 400 700 900 500 ДАЗО 15-69-8/10У1 800 400 ДАЗО15-41--400 10/12У1 230 ДАЗО15-49500 10/12У1 290 ДАЗО 15-49-10У1 500 ДАЗО 15-59-10У1 630 ДАЗО15-59630 10/12У1 370 ДАЗО15-69630 10/12У1 370 ДАЗО 15-69-10У1 800 ДАЗО 17-08-8 600 ДАЗО 17-09-8/10 300 150 ДАЗО 17-12-8/10 500 250 ДАЗО 17-12-8/10А 650 330 ДАЗО 18-10-10/12 600 360 ДАЗО 19-16-8/10У1 110 0 625 ДАЗО 19-10-10У1 160 0 ДАЗО19-14150 10/12АУ1 0 850 ДАЗО19-14620 10/12У1 360 ДАЗО 19-15-10У1 250 0 ДАЗО19-14140 12/16У1 0 600 nн, Мmax, Mп, об/мин о.е. о.е. 1490 2,9 1,0 1490 2,9 1,0 987 2,9 1,4 989 3,0 1,1 990 2,2 1,0 985 2,2 0,9 744 3,2 1,3 744 2,9 1,0 595 2,6 1,0 743 2,6 0,9 595 2,9 1,0 594 2,3 0,75 495 2,8 1,0 594 2,5 0,8 495 2,4 0,9 594 2,8 1,1 595 3,2 1,3 593 2,3 0,8 495 2,5 1,0 596 3 0,95 496 2,7 1,0 595 3,2 1,3 745 2,4 0,9 746 2,95 1,15 598 4,3 1,85 745 2,7 0,96 597 3,7 1,5 745 2,8 1,1 597 3,0 1,2 595 2,7 1,0 495 2,6 1,15 748 4,6 2,0 598 3,6 1,6 K п, о.е. 6,5 6,5 6,8 6,8 5,3 5,3 7,0 6,4 5,9 5,9 6,0 4,9 5,2 5,2 4,9 6,3 6,6 4,9 5,0 5,7 5,1 7,0 5,5 6,1 7,1 5,9 6,65 5,9 5,7 5,4 5,0 11 8,5 0,82 596 2,5 0,85 5,3 2125 204 91 118 90,5 0,77 0,76 599 497 2,6 2,5 0,9 1,0 6,1 5,5 3000 99 84,4 64 83,4 296 94 0,72 0,65 0,86 599 497 597 4,2 4,4 2,25 1,8 2,3 0,8 9,2 8,0 5,0 3000 180 92,8 90 91,0 0,8 0,7 497 373 3,0 2,6 1,15 1,1 5,9 4,7 3000 Iн, А 91,0 91,5 38,5 38,5 49,0 47,5 82 107 64,5 94 52 53 35 65,0 40,5 62,5 80 79 52 78 48,5 102 73,5 40,5 27,5 63 39,5 84,5 49,0 84 52 160 92 % 93,0 94,0 91,8 92,0 92,4 92,5 93 92,5 91,5 92,5 91,0 90,5 88 91 89,5 93 93 91,5 90 92 91 93,5 91 87,7 83,3 89,3 86,7 90 89 89,4 88 85 85,5 cos н, о.е. 0,9 0,9 0,86 0,87 0,88 0,88 0,88 0,87 0,81 0,9 0,81 0,8 0,71 0,8 0,75 0,82 0,81 0,83 0,75 0,8 0,75 0,8 0,85 0,815 0,63 0,86 0,71 0,8 0,72 0,77 0,76 0,78 0,77 200 93 н, 95 J, кг м2 65 65 46,3 46,3 66,3 66,3 500 500 500 300 350 350 425 425 500 500 375 425 500 475 350 3500 3500 Продолжение табл. Тип электродвига- Рн, Iн, теля кВт А ДАЗО 19-10-12У1 170 216 0 ДАЗО 19-12-12У1 210 260, 0 5 ДАЗО 13-55-12МУ1 200 28,0 ДАЗО 13-55-12 200 27,5 ДАЗО 13-70-12МУ1 250 35,0 ДАЗО 13-70-12 250 34,0 nн, Мmax, Mп, об/мин о.е. о.е. 496 2,25 0,9 K п, о.е. 4,5 J, кг м2 2125 496 2,3 0,9 5,5 2500 2,3 2,3 2,5 2,5 1,2 1,0 1,3 1,0 4,7 4,7 5,1 5,1 110 110 136,3 136,3 125 0 ДАЗО2 16-44-6/8У1 400 170 ДАЗО2 16-44250 8/10У1 125 ДАЗО2 16-54-8У1 630 ДАЗО216-54320 8/10У1 160 ДАЗО2 16-54250 10/12У1 145 ДАЗО2 16-64-6У1 800 ДАЗО2 16-64400 8/10У1 200 ДАЗО2 16-64320 10/12У1 190 ДАЗО2 17-39500 8/10У1 250 ДАЗО2 17-39400 10/12У1 230 ДАЗО2 17-44630 8/10У1 320 ДАЗО2 17-44-8У1 800 ДАЗО2 17-44500 10/12У1 290 ДАЗО2 17-44-10У1 500 90,3 0,76 492 91,0 0,77 492 91,3 0,76 492 91,5 0,77 493 Серия ДАЗО2 148, 94,0 0,85 1492 5 50,0 90,5 0,84 991 26,5 88,5 0,69 745 34,5 90,0 0,77 744 26,0 86,4 0,53 597 75,5 93,5 0,85 740 41,5 91,0 0,81 743 25,0 89,0 0,68 595 36,5 90,0 0,73 594 33,5 86,8 0,48 497 92,0 92,0 0,88 988 50,5 91,5 0,82 742 29,0 89,7 0,73 595 43,5 91,0 0,76 593 32,5 89,5 0,68 495 61,5 91,0 0,85 741 35,0 89,5 0,76 594 52,0 91,0 0,80 592 39,0 89,0 0,63 496 76,5 91,5 0,85 741 44,0 90,5 0,77 594 96 93,5 0,85 744 65,0 91,5 0,80 593 43,5 90,0 0,7 495 62 93,0 0,82 592 2,4 1,05 7,1 150 2,5 3,5 2,8 5,0 2,0 2,3 3,2 2,4 4,0 2,3 2,1 2,7 2,1 2,6 2,1 2,6 2,1 3,2 2,1 2,7 2,7 2,2 2,6 2,3 0,7 1,0 0,8 1,6 0,75 0,65 1,1 0,8 1,4 0,75 0,6 0,9 0,65 0,9 0,65 0,85 0,65 1,1 0,65 0,9 1,05 0,7 0,9 0,95 5,8 6,8 6,1 7,2 4,8 5,5 6,5 5,5 5,8 5,6 5,0 6,0 4,7 5,2 5,2 6,1 4,9 6,2 5,2 6,1 6,8 5,1 5,7 5,8 112,5 ДАЗО2 17-54-6/8У1 800 400 ДАЗО2 17-54-8У1 800 ДАЗО2 17-54630 10/12У1 370 ДАЗО2 17-54-10У1 630 ДАЗО2 17-64800 8/10У1 400 ДАЗО2 17-64630 10/12У1 370 94,5 51,5 93,0 80,5 53,0 81,0 96,0 53,0 79,5 51,5 2,5 3,3 2,6 2,3 2,5 3,0 2,5 2,8 2,3 2,5 0,7 1,0 1,05 0,75 0,95 1,3 0,85 0,95 0,8 0,95 5,7 7,1 6,8 5,2 5,3 7,1 6,4 6,7 5,7 5,8 387,5 ДАЗО2 16-59-4У1 % 94 cos н, о.е. 0,8 94,3 0,8 н, 91,2 90,3 93,5 92,5 91,0 93,5 92,5 91,5 92,0 91,0 0,88 0,82 0,87 0,80 0,73 0,79 0,86 0,79 0,81 0,75 96 990 745 744 593 495 594 743 595 594 495 112,5 137,5 137,5 137,5 162,5 162,5 162,5 287,5 287,5 312,5 312,5 312,5 312,5 387,5 387,5 387,5 462,5 462,5 ДАЗО2 17-64-10У1 ДАЗО2 17-698/10У1 800 100 0 500 ДАЗО2 17-79-6У1 125 0 ДАЗО2 18-69-6/8У1 160 0 685 ДАЗО2 18-59-10У1 125 0 ДАЗО2 18-59100 10/12У1 0 580 ДАЗО2 18-76125 8/10У1 0 725 ДАЗО2 18-76125 10/12У1 0 725 ДАЗО2 18-76100 12/16У1 0 420 ДАЗО2 18-89160 10/12У1 0 930 ДАЗО4-400ХК-4У1 ДАЗО4-400Х-4У1 ДАЗО4-400У-4У1 ДАЗО4-450Х-4У1 ДАЗО4-450У-4У1 ДАЗО4-560Х-4У1 ДАЗО4-560УК-4У1 ДАЗО4-560У-4У1 ДАЗО4-400ХК-6У1 ДАЗО4-400Х-6У1 ДАЗО4-400У-6У1 ДАЗО4-450Х-6У1 ДАЗО4-450У-6У1 ДАЗО4-560Х-6У ДАЗО4-560УК-6У1 ДАЗО4-560У-6У1 94,0 93,0 92,0 0,79 0,86 0,81 596 742 594 3,0 2,3 2,5 Продолжение табл. 1,3 7,0 462,5 0,8 6,0 500 0,9 6,0 93,0 0,91 995 2,8 0,85 6,8 625 194, 92,0 5 90,2 92,0 151 93,5 0,85 0,78 994 746 2,3 2,6 0,7 0,95 6,3 7,0 1050 0,84 595 2,8 1,3 7,1 1000 127 92,3 75,0 91,8 0,81 0,8 595 495 2,5 2,2 0,85 0,85 5,9 5,1 1000 147 92,0 92 91,5 0,88 0,82 744 595 2,4 2,7 0,8 0,95 6,0 6,5 1350 154 93,0 92,5 92,4 0,83 0,81 595 495 2,3 2,2 0,8 0,9 5,5 5,4 1350 130 93,0 63,5 90,5 0,79 0,7 495 371 2,3 2,1 0,9 0,85 5,5 4,1 1350 195, 93,5 0,83 595 5 92,8 0,81 495 117 Серия ДАЗО4 38,0 93,7 0,86 1484 47,0 94,3 0,87 1484 58,5 94,7 0,87 1484 73,5 94,7 0,87 1485 92,0 95,0 0,88 1485 145, 95,5 0,869 1488 0 182, 95,8 0,881 1488 5 227, 96,0 0,881 1488 5 31,0 93,5 0,83 987 38,0 93,8 0,85 987 48,0 94,2 0,85 987 60,0 94,4 0,85 988 75,5 94,7 0,85 988 119 95,5 0,847 992 2,3 2,1 0,8 0,8 5,5 4,8 1575 2,8 2,8 2,8 2,6 2,6 2,3 1,5 1,5 1,5 1,3 1,3 1,1 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7 10 12 14 22 26 45 2,3 1,1 7 55 2,3 1,1 7 65 2,6 2,6 2,6 2,5 2,5 2,2 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 16 19 22 33 39 70 103 118, 5 64,0 140 315 400 500 630 800 125 0 160 0 200 0 250 315 400 500 630 100 0 125 146 95,8 0 160 187 96,0 0 0,860 992 2,2 1,3 6,5 80 0,858 991 2,2 1,3 6,5 95 97 ДВДА 260/79-20-24 315 0 160 0 ДВДА 260/74-14315 16КУ4 0 250 0 ДВДА 260/99-20400 24У4 0 250 0 ДВДА2 118/56-1012УХЛ3 ДВДА2 173/59-1012УХЛ3 500 315 160 0 100 0 ДВДА2 143/56-12- 800 16 400 ДВДА2 173/46-12- 100 16У3 0 500 ДВДА2 235/89-20- 315 24УХЛ3 0 160 0 ДВДА2 235/104-20- 400 24УХЛ3 0 250 0 ДДП 116/49-4 ДДП 140/34-6 ДДП 140/49-6 ДДП 140/39-4 ДДП 140/34-8 452 94,6 253 5 93,8 5 400 94,2 342 94,0 0,708 0,648 297 247 1,88 2,04 Окончание табл. 0,58 3,6 8500 0,68 3,54 0,804 0,748 425 372 2,1 2,1 0,7 0,8 6,0 6,0 8000 580 95,0 387 94,2 8 0,699 0,659 297 247 2,08 1,89 0,63 0,6 3,8 3,4 1050 0 Серия ДВДА2 66 93,4 0,78 595 51 91,1 0,652 495 195 94,2 0,838 595 130 93 0,796 496 3,0 2,5 3,0 2,5 0,9 0,8 0,9 0,7 6,0 5,0 6,0 5 285 106 93,8 58 91,8 128 94 75 92 0,774 0,723 0,8 0,697 496 370 495 371 2,8 2,5 2,5 2,2 1,2 1,2 0,8 0,6 5,3 4,6 6,0 4,5 500 416 94,7 288 93,8 0,769 0,58 297 248 2,2 3,0 0,9 1,0 4,8 5,5 690 547 95 432 94,1 0,741 0,592 297 248 2,2 3,0 0,7 1,1 4,8 5,0 7800 1,70 0,60 4,0 112,5 1,70 0,60 4,0 250 1,90 0,75 4,5 325 1,93 1,90 0,85 0,65 4,2 4,5 0 300 Серия ДДП 120 144 93,6 0,857 1484 0 100 116 93,3 0,889 987 0 135 156 94,0 0,886 988 0 800 97 92,5 0,858 741 800 97 92,8 0,855 743 98 250 225 Оглавление Введение 1. Расчет величины тока короткого замыкания в системе собственных нужд электрических станций 1.1. Определение тока подпитки места КЗ от асинхронных электродвигателей 1.2. Расчет начального действующего значения периодической составляющей тока КЗ (тока подпитки) от асинхронных электродвигателей 1.3. Расчет начального значения апериодической составляющей тока КЗ (тока подпитки) от асинхронных электродвигателей 1.4. Расчет периодической составляющей тока трехфазного КЗ от асинхронных электродвигателей в произвольный момент времени 1.5. Расчет апериодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени 1.6. Расчет ударного тока трехфазного короткого замыкания 1.7. Использование в расчетах тока КЗ в системе собственных нужд характеристик эквивалентного асинхронного электродвигателя 1.8. Учет теплового спада тока КЗ в электрических цепях системы собственных нужд 6 кВ электрических станций 2. Термическая стойкость кабельных линий в системе собственных нужд электрических станций 2.1. Определение интеграла Джоуля 2.2. О возможности использования циркуляра №Ц-02-98(Э) для определения термической стойкости кабелей 2.3. Упрощенный способ определения термической стойкости кабельных линий 2.4. Проверка кабельных линий на невозгораемость 2.5. Анализ стандартов Международной электротехнической комиссии по расчетам токов КЗ и термического действия токов КЗ в сравнении с национальными стандартами 2.5.1.Стандарт МЭК CEI 60909-0: 2001 (Courants de court-circuit dans les réseaux triphasés a courant alternatif. Partie 0: Calcul des courants) 2.5.2. Стандарт МЭК CEI 60865-1: 1993 (Courants de court-circuit – Calcul des effets. Partie 1: Définitions et méthodes de calcul) Библиографический список Приложения 99 3 5 6 7 9 12 15 19 22 26 29 34 38 40 42 50 53 54 58 59 ЛАПШИН Виктор Михайлович ТЕРМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ В СИСТЕМЕ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ Учебное пособие Редактор М.А. Иванова Подписано в печать 07.12.2015. Формат 60 Х 84 1/16. Печать плоская. Усл. печ. л. 5,81. Уч.-изд. л. 6,8. Тираж 150 экз. Заказ № ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». Отпечатано в УИУНЛ ИГЭУ 153003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34.