Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.

Защита кабелей от перегрузок

 

     Защита кабелей является одной из приоритетных задач в энергетике. Особенно это относится к силовым кабелям, проложенным в траншеях, замена которых в случае возникшей необходимости требует колоссальных материальных затрат. Обычно кабели защищают автоматическими выключателями и предохранителями, выбирая их номинальные токи по величине токов в линейных проводниках. Но такой подход к защите кабеля справедлив далеко не всегда. «Слабым местом» всей системы защиты может оказаться нейтральный проводник силового кабеля.

      В статье Выбор сечения кабелей отмечалось, что при расчете требуемого сечения жил кабеля (его линейных проводников) необходимо учитывать поправки на температуру окружающей среды и на количество кабелей, проложенных в одном коробе или трубе. Данная статья посвящена выбору сечения и защите нейтрального проводника. Но вышеуказанные поправки целесообразно распространить и на нейтральный проводник.

     ГОСТ Р 50571.4.43-2012, действующий с 1 января 2014 года, требует осуществления контроля сверхтока в нейтральном проводнике и соответственно его защиты в двух случаях (рассматривается система TN):

- если площадь сечения нейтрального проводника меньше площади сечения линейных проводников (п.431.2.1)

- если гармоники тока нагрузки в линейных проводниках таковы, что ток в нейтральном проводнике может превысить допустимое для данного сечения проводника значение (п. 431.2.3).

     При превышении тока в нейтральном проводнике допустимого значения целесообразно разъединять только линейные проводники. Требования контроля сверхтоков распространяются и на PEN проводники.

    Анализ зависимости тока в нейтральном проводнике от гармонических составляющих тока нагрузки в линейных проводниках выполнен в ГОСТ Р 50571.5.52-2011. В соответствие с требованиями этого стандарта в трехфазных системах, в которых доля токов третьей гармоники (а также гармоник, кратных трем) находится в пределах 15-33%, площадь сечения нейтрального проводника не должна быть меньше площади сечения линейных проводников (п. 524.2.1). В случае превышения доли третьей гармоники величины 33% сечение нейтрального проводника должно превышать сечение линейных проводников (п. 524.2.2).В Приложении Е показано, что если доля третьей гармоники достигает 50%, то расчетный ток нейтрального проводника в 1,5 раза превышает токи в линейных проводниках.

     Указанные требования к нейтральному проводнику пока не отразились в полной мере на номенклатуре выпускаемых кабелей. Но вскоре мы увидим в продаже кабели с сечениями жил (4х6+1х10), (4х6+1х16) и им подобные для других сечений линейных проводников. Преимущественное использование таких кабелей – питание оборудования IT технологий (в первую очередь блоков питания мощных компьютеров и серверов) и некоторых других типов оборудования. Например, повышенный уровень гармонических составляющих можно наблюдать в сетях питания люминесцентных светильников и сварочных аппаратов с преобразователями. Именно поэтому в кабельных линиях, питающих офисные центры, где практически у каждого сотрудника имеется компьютер, в первую очередь обгорают и выходят из строя PEN проводники, особенно если их площадь сечения меньше, чем у линейных проводников.

     Современная кабельная промышленность в течение последних 10 лет в основном перешла на выпуск кабелей с равными сечениями всех жил. Но, к примеру, самонесущие изолированные провода СИП содержат в своем ассортименте такие позиции, как 3х240+95. Провода СИП преимущественно используют для наружных осветительных сетей, в которых сечение жил выбирается в основном по потерям напряжения, а рабочие токи существенно ниже номинальных токов проводов. Но при питании многих других электроустановок токи в линейных проводниках могут иметь большие величины, чем предельный ток нейтрального проводника. И в соответствие с ГОСТ Р 50571.4.43-2012 необходим контроль тока нейтрального проводника.

     Контроль тока в нейтральном проводнике и выполнение защиты могут быть реализованы с использованием стандартных устройств. Для контроля тока подойдут многофункциональные однофазные реле контроля тока, например типа CM-SRS.M2 и подобные им. Эти реле способны контролировать токи до 15 А (имеют три предела измерения и возможность установки контролируемого тока). При больших контролируемых токах в цепь нейтрального проводника необходимо установить трансформатор тока и контролировать ток в его вторичной обмотке. В случае превышения контролируемого тока выше заданного уровня выходное реле отключит катушку магнитного пускателя, установленного в цепи питания нагрузки. Отключение нагрузки можно осуществлять с регулируемой задержкой в пределах 0,1…30 секунд. Использование задержки позволяет исключить отключение нагрузки при бросках тока в нейтрали во время переходных процессов, вызванных включением или выключением оборудования. Реле контроля тока способно коммутировать цепи с током до 4 А при напряжении до 250 В, что как правило достаточно для разрыва цепи управляющей катушки магнитного пускателя.

 

Примечание. Утверждения, касающиеся необходимости увеличения площади сечения нейтрального проводника по сравнению с площадью сечения линейных проводников относятся к расчетным значениям по рабочему току. То есть если по расчету мы получаем требуемое сечение линейных проводников 10 мм2, но используем кабель с сечением жил 5х16 мм2 исходя из тока в нейтральном проводнике, то условие необходимого увеличения сечения нейтрального проводника мы выполняем. Но, экономически выгодным решением было бы использование кабелей с одной увеличенной по сечению жилой для нейтрального проводника.

                                                                                                                                                 Виктор Чернов

 

К ОГЛАВЛЕНИЮ (Все статьи сайта)                                                                                         07.09.2015