ГОСТ Р 58408-2019. Национальный стандарт Российской Федерации. Сети электрические собственных нужд и оперативного тока железнодорожных тяговых подстанций, трансформаторных подстанций и линейных устройств системы тягового электроснабжения. Технические требования, правила проектирования, методы электрических расчетов

12 Методы расчета для выбора автоматических выключателей и предохранителей напряжением до 1000 В

12.1 Сети собственных нужд и сети переменного оперативного тока

12.1.1 Общий порядок выбора автоматических выключателей и предохранителей

12.1.1.1 Выбор автоматических выключателей и предохранителей выполняют в следующем порядке:

- проводят предварительный выбор по условиям эксплуатации по 12.1.2;

- проводят предварительный выбор время-токовой характеристики по 12.1.3;

- проверяют отстройку от пусковых токов по 12.1.4;

- проверяют чувствительность по 12.1.5;

- проверяют селективность по 12.1.6 (за исключением автоматических выключателей и предохранителей нижнего уровня защиты);

- проверяют на быстродействие по 12.1.7;

- проверяют на отключающую способность по 12.1.8.

12.1.1.2 Выбор автоматических выключателей и предохранителей выполняют вначале для нижнего уровня защиты, затем для среднего уровня защиты (при его наличии) и завершают для верхнего уровня защиты.

Примечание - Наименования уровней защиты и требования к ним приведены для сети собственных нужд в 5.8.2, для сети оперативного тока - в 6.4.2 - 6.4.4.

12.1.2 Предварительный выбор по условиям эксплуатации

12.1.2.1 Применяют автоматические выключатели и предохранители, предназначенные для работы в электрических сетях переменного тока частотой 50 Гц.

12.1.2.2 По числу полюсов автоматические выключатели применяют:

- в однофазных цепях (включая однофазные ответвления от трехфазной сети) в сети с системой токоведущих проводников и заземления TN-S - двухполюсные;

- в трехфазных цепях с системами токоведущих проводников и заземления TN-C и IT - трехполюсные;

- в трехфазных цепях с системой токоведущих проводников и заземления TN-S - четырехполюсные.

12.1.2.3 Номинальное напряжение автоматического выключателя или предохранителя должно быть не ниже номинального напряжения электрической сети.

12.1.2.4 Номинальный ток расцепителя автоматического выключателя или плавкой вставки предохранителя I_номр, А, выбирают таким образом, чтобы обеспечивалось выполнение неравенства

I_дд >= I_номр >= I_н, (58)

где I_дд - длительно допустимый ток для кабеля данной марки, приведенный в технической документации изготовителя, А;

I_н - ток, протекающий в цепи в нормальном режиме ее работы, А.

12.1.3 Предварительный выбор время-токовой характеристики

При выборе время-токовой характеристики расцепителя автоматического выключателя или плавкой вставки предохранителя руководствуются следующими правилами:

- для защиты двигателей выбирают плавкие вставки типа "gM" или максимальные расцепители с током срабатывания не менее десятикратного значения номинального тока расцепителя.

Примечание - Здесь и далее обозначения типов плавких вставок предохранителей - по ГОСТ IEC 60269-1-2016 (пункт 5.7.1);

- для защиты трансформаторов выбирают плавкие вставки типа "gT" или максимальные расцепители с током срабатывания не менее пятикратного значения номинального тока расцепителя;

- в остальных случаях выбирают плавкие вставки типа "gG" или максимальные расцепители с током срабатывания не менее пятикратного значения номинального тока расцепителя;

- на всех уровнях защиты, кроме нижнего, применяют расцепители и плавкие вставки, обеспечивающие селективное отключение сверхтоков.

12.1.4 Проверка отстройки от пусковых токов

12.1.4.1 Для проверки отстройки от пусковых токов:

а) время-токовую характеристику проверяемого аппарата наносят на график, на котором ток отложен по оси абсцисс, а время - по оси ординат, по обеим осям координат используют логарифмическую шкалу с основой в соотношении 2:1 с более длинными размерами по оси абсцисс или в соотношении 1:1.

Примечание - Здесь и далее применительно к автоматическим выключателям и предохранителям, если не требуется разделение, применен обобщающий термин "аппарат";

б) на тот же график наносят пусковую характеристику приемника электроэнергии, находящегося в той же цепи, что и проверяемый аппарат;

в) по взаимному расположению на графике время-токовой характеристики проверяемого аппарата и пусковой характеристики приемника электроэнергии убеждаются, что ни на одном из участков пусковой ток приемника электроэнергии не превышает ток срабатывания проверяемого аппарата.

12.1.4.2 Если условие по 12.1.4.1, перечисление в), не выполняется, то предусматривают одно или несколько мероприятий из числа следующих:

- выбирают автоматический выключатель, плавкую вставку и, если требуется, предохранитель с номинальным током;

- увеличивают ток срабатывания расцепителя перегрузки или максимального расцепителя автоматического выключателя;

- выбирают плавкую вставку или расцепитель с другой время-токовой характеристикой.

12.1.5 Проверка чувствительности

12.1.5.1 Чувствительность предохранителя считают обеспеченной, если выполнены требования проверки на быстродействие по 12.1.7.

12.1.5.2 Проверку чувствительности автоматического выключателя выполняют в следующей последовательности:

а) проводят расчет минимального тока короткого замыкания в основной и резервной зонах защиты по ГОСТ 28249, принимая следующие расчетные условия:

1) место короткого замыкания - точка сети, у которой полное сопротивление от источника электроэнергии является наибольшим;

2) вид короткого замыкания - дуговое, в трехфазных сетях - однофазное;

3) схема сети - соответствует минимально возможному значению тока короткого замыкания;

4) режим, предшествующий короткому замыканию, - ток в цепи равен максимально возможному в отсутствие короткого замыкания, температура окружающей среды наибольшая для климатического исполнения проверяемого автоматического выключателя;

б) определяют коэффициент чувствительности защиты в основной и резервной зонах защиты по 12.1.5.3;

в) оценивают чувствительность защиты по 12.1.5.4.

12.1.5.3 Коэффициент чувствительности защиты k_ч вычисляют по формуле

(59)

где I_кз - минимальный ток короткого замыкания, полученный при расчетах по 12.1.5.2, А;

I_ср - ток срабатывания максимального расцепителя автоматического выключателя, А.

12.1.5.4 Для оценки чувствительности защиты коэффициенты чувствительности, полученные по 12.1.5.3 [формула (59)] для основной и резервной зон защиты, сравнивают с предельно допустимым значением, которое составляет 1,1. Если коэффициенты чувствительности больше предельно допустимого значения, то чувствительность защиты считают обеспеченной. Если коэффициенты чувствительности меньше предельно допустимого значения или равны ему, то предусматривают одно или несколько мероприятий из числа следующих:

- выбирают плавкую вставку и, если требуется, предохранитель с меньшим номинальным током;

- уменьшают ток уставки максимального расцепителя автоматического выключателя;

- выбирают другой тип плавкой вставки или автоматического выключателя.

После этого проверки по 12.1.4.1, 12.1.5.2 и 12.1.5.3 повторяют. Если чувствительность перечисленными выше мерами обеспечить не удается, то допускается при определении коэффициента чувствительности по 12.1.5.3 в формуле (59) использовать ток срабатывания расцепителя перегрузки автоматического выключателя.

12.1.6 Проверка селективности

12.1.6.1 Проверку селективности выполняют в следующей последовательности:

а) проводят расчет максимального тока короткого замыкания на зажимах проверяемого аппарата по ГОСТ 28249, принимая следующие расчетные условия:

1) место короткого замыкания - зажимы проверяемого аппарата;

2) вид короткого замыкания - металлическое, в трехфазных сетях - трехфазное;

3) схема сети - соответствует максимально возможному значению тока короткого замыкания;

4) режим, предшествующий короткому замыканию, - ток в цепи равен нулю, температура окружающей среды - наименьшая для климатического исполнения проверяемого аппарата;

б) время-токовую характеристику проверяемого аппарата наносят на график, требования к которому аналогичны изложенным в 12.1.4.1, перечисление а), для проверки отстройки от пусковых токов;

в) на тот же график наносят время-токовую характеристику расцепителя автоматического выключателя или плавкой вставки предохранителя ближайшего нижележащего уровня защиты.

Примечание - Под ближайшим нижележащим уровнем защиты в данном случае понимают нижний уровень, если проверяют аппарат среднего уровня, и средний уровень, если проверяют аппарат верхнего уровня;

г) по взаимному расположению на графике время-токовых характеристик убеждаются, что время-токовая характеристика аппарата ближайшего нижележащего уровня защиты соответствует меньшему времени отключения, нежели время-токовая характеристика проверяемого аппарата, и не пересекается с последней на участке, расположенном между номинальным током проверяемого аппарата и максимальным током короткого замыкания, определенным при расчете по перечислению а).

12.1.6.2 Если условие по 12.1.6.1, перечисление г), не выполняется, то увеличивают уставку по времени максимального расцепителя проверяемого автоматического выключателя или выбирают плавкую вставку предохранителя с большим номинальным током.

После этого проверки по 12.1.4.1, 12.1.5.2, 12.1.5.3 и 12.1.6.1 повторяют.

12.1.7 Проверка на быстродействие

12.1.7.1 Проверка на быстродействие заключается в:

- проверке сечения проводников на термическую стойкость и невозгораемость при коротком замыкании, которую выполняют по 9.6;

- проверке автоматического выключателя или предохранителя по перерыву питания, которую выполняют по 12.1.7.2; 12.1.7.3.

12.1.7.2 Для проверки автоматического выключателя или предохранителя по перерыву питания по время-токовой характеристике проверяемого аппарата определяют время его срабатывания при минимальном токе короткого замыкания, полученном по 12.1.5.2, перечисления а) 1) - а) 4).

Быстродействие автоматического выключателя или предохранителя считают обеспеченным, если время его срабатывания при минимальном токе короткого замыкания не превышает 1 с.

12.1.7.3 Если условие 12.1.7.2 не выполнено, то предусматривают одно или несколько мероприятий из числа следующих:

- выбирают плавкую вставку и, если требуется, предохранитель с меньшим номинальным током;

- уменьшают ток уставки расцепителя перегрузки или максимального расцепителя автоматического выключателя;

- выбирают другой тип плавкой вставки или автоматического выключателя.

После этого проверки по 12.1.4.1, 12.1.5.2, 12.1.5.3, 12.1.6.1 и 12.1.7.2 повторяют.

12.1.8 Проверка на отключающую способность

12.1.8.1 Для проверки автоматического выключателя или предохранителя на отключающую способность вычисляют коэффициент мощности цепи по формуле

(60)

где R - активное сопротивление кабеля, полученное по 9.5.2 [формула (13)], Ом;

X - индуктивное сопротивление кабеля, полученное по 9.5.3 [формула (14)], Ом.

12.1.8.2 Отключающую способность автоматического выключателя считают обеспеченной при одновременном выполнении следующих условий:

- минимальный ток короткого замыкания, полученный при расчете по 12.1.6.1, перечисления а) 1) - а) 4), не превышает номинальную наибольшую отключающую способность автоматического выключателя, значение которой принимают по технической документации изготовителя;

- коэффициент мощности цепи, полученный по 12.1.8.1 [формула (60)], не меньше коэффициента мощности по ГОСТ Р 50030.2-2010 (подпункт 8.3.2.2.4, таблица 11), соответствующего номинальной наибольшей отключающей способности автоматического выключателя.

12.1.8.3 Отключающую способность предохранителя считают обеспеченной при одновременном выполнении следующих условий:

- минимальный ток короткого замыкания, полученный при расчете по 12.1.6.1, перечисления а) 1) - а) 4), не превышает номинальную отключающую способность предохранителя, значение которой принимают по технической документации изготовителя;

- коэффициент мощности цепи, полученный по 12.1.8.1 [формула (60)], не меньше коэффициента мощности по ГОСТ IEC 60269-1-2016 (пункт 8.5.2, таблица 20), соответствующего номинальной отключающей способности предохранителя.

12.1.8.4 Если условия по 12.1.8.2 или 12.1.8.3 не выполнены, то выбирают предохранитель или автоматический выключатель с большей отключающей способностью.

После этого проверки по 12.1.4.1, 12.1.5.2, 12.1.5.3, 12.1.6.1, 12.1.7.2, 12.1.8.2 и 12.1.8.3 повторяют.