Методика проверки эффективности защиты при косвенном прикосновении в сетях TN при питании от ИБП статического типа.

В случае работы ИБП в инверторном режиме рассчитанный по формуле (2.8) ток однофазного КЗ необходимо сравнить с величиной ограниченного тока применяемого ИБП. В [35] принято брать I_огр равным двум - трем номинальным токам ИБП, но анализ источников бесперебойного питания применяемых в Российской Федерации (таблица 2.6), показал, что возможны варианты применения ИБП с I_огр равным четырем номинальным тока ИБП. Поэтому нужно уточнять величину ограниченного тока для каждого конкретного случая.

Таблица 2.6

Ограниченные токи ИБП, применяемых в России

Фирма производитель	Название	Мощность	Ограниченный ток	Время тоограниячения
Gutor	PEW	5-100 кВА	2Iном	100 мс
MGE	3000 TM	10-30 кВА	2,7 Iном	100мс
Socomec	DELPHYS MP	60 – 200 кВА	4.6 Iном.	100мс

 

В случае, когда рассчитанный ток однофазного КЗ меньше ограниченного тока ИБП,

 

I_K⁽¹⁾ ≤ I_огр, (2.11)

 

то необходимо отстраивать применяемый аппарат защиты от величины рассчитанного тока однофазного КЗ I_K⁽¹⁾, то есть убедиться, что I_K⁽¹⁾ больше или равен току срабатывания применяемого аппарата защиты. При этом если в качестве защитного аппарата применяется предохранитель, необходимо проверить, что ток однофазного КЗ вызывает срабатывание предохранителя за время,не превышающее указанное в ПУЭ [10], то есть выполняется условие (2.3) (рисунок 2.1, а):

 

 

Если защитный аппарат – автоматический выключатель, то достаточно проверить, что величина I_к⁽¹⁾ превышает ток срабатывания электромагнитного расцепителя (2.4). В этом случае размыкание контактов автоматического выключателя происходит за время намного меньшее, чем установленное допустимое время [10] (рисунок 2.1, б):

 

 

Для определения максимально допустимой длины кабеля L_m, при которой обеспечивается требуемый уровень токов однофазных КЗ для гарантированного автоматического отключения питания совместно решаются (2.4) и (2.8), в которых принято I_K ⁽¹⁾ = I_ТО, L = L_m [16,36],

 

 

Для случая, когда I_K⁽¹⁾ ≤ I_огр и защитным аппаратом является автоматический выключатель в [8] выполнены расчеты максимальных длин кабельных линий в системе TN при напряжении сети 220/380 В при питании от ИБП, при которых обеспечивается защита при косвенном прикосновении. Результаты этих расчетов приведены в таблице 2.7.

Если рассчитанный ток КЗ больше ограниченного тока ИБП,

 

I_K⁽¹⁾ ≥ I_огр (2.12)

 

то применяемый аппарат защиты необходимо отстраивать от величины ограниченного тока I_огр,так как в этом случае отсутствует зависимость величины тока, протекающего в петле фаза-ноль, от длины проводника. В случае применения в качестве аппарата защиты предохранителя необходимо убедиться, что выполняется условие (2.3) (рисунок 2.1, а). Если защитный аппарат – автоматический выключатель, то достаточно проверить, что величина I_огр превышает ток срабатывания электромагнитного расцепителя. В этом случае размыкание контактов автоматического выключателя происходит за время намного меньшее, чем установленное допустимое время [10] (рисунок 2.1, б):

 

I_огр ≥ I_отс (2.13)

 

Результаты такой проверки для ИБП фирмы MGE серии Galaxy PW номинального ряда мощностей 40, 60, 80, 100, 120, 200 кВА и автоматических выключателей приведены в таблице 2.8.

 

Таблица 2.7

Максимальная длина (м) кабельной линии в системе TN к однофазному или трехфазному электроприемнику при напряжении питающей сети 220/380 В при питании от инвертора, при которой обеспечивается защита при косвенном прикосновении.

 

S, сечение проводников, мм2	Ток уставки токовой отсечки автоматического выключателя IТО, А
1,5
2,5

 

 

Таблица 2.8

Применение автоматических выключателей в зависимости от номинальной мощности (ограниченного тока) ИБП, при котором обеспечивается защита при косвенном прикосновении.

Номинальная мощность ИБП, кВА	Номинальный ток ИБП, А	Ограниченный ток ИБП, А	Ток уставки токовой отсечки автоматического выключателя IТО, А
	60,8	141,6
	76,0	177,0
	91,2	212,4
	121,6	283,2
	151,9	354,0
	182,3	424,8
	243,1	566,4
	303,9	708,0

 

Алгоритм методики проверки на обеспечение защиты при косвенном прикосновении при питании нагрузки от ИБП в инверторном режиме представлен на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 – Блок-схема алгоритма методики проверки на обеспечение защиты при косвенном прикосновении при питании нагрузки в инверторном режиме.

Кроме понятия ограниченный ток в [8] рекомендуется рассматривать следующие понятия:

· Время токоограничения – время, в течение которого ИБП выдает в сеть ограниченный ток. При времени токоограничения меньше 0,4 с правильная отстройка аппарата защиты позволит селективно отключить поврежденный фидер, не допуская отключения ИБП по токовой перегрузке, и избежать перевода остальной нагрузки на незащищенный режим питания - байпас. При времени токоограничения больше 0,4 с правильная отстройка аппарата защиты позволит выполнить требования новой нормативной базы к времени автоматического отключения питания.

· Ограниченная длина – значение длины при данном сечении, при котором в сети протекает ограниченный ток. Эта длина должна быть рассчитана для каждого ИБП для каждого возможного сечения.Знание этого параметра позволит упростить выбор аппарата защиты для инженеров-проектировщиков. При длине меньшей, чем ограниченная длина, аппарат защиты автоматически отстраивается от величины ограниченного тока. При длине большей, чем ограниченная длина, аппарат защиты отстраивается от рассчитанного тока однофазного КЗ в инверторном режиме питания. Ограниченная длина рассчитывается из формулы 2.10, в которой ток I_K⁽¹⁾ заменен на I_огр.

В режиме работы от сети необходимо отстраивать применяемый аппарат защиты от величины рассчитанного тока однофазного КЗ I_K⁽¹⁾ по упрощенной формуле 2.5 или по точной формуле 2.1 в соответствии с ГОСТом [24]. То есть убедиться, что I_K⁽¹⁾ больше или равен току срабатывания применяемого аппарата защиты. При этом если в качестве защитного аппарата применяется предохранитель, необходимо проверить, что ток однофазного КЗ вызывает срабатывание предохранителя за время,не превышающее указанное в ПУЭ [10], то есть выполняется условие (2.3) (рисунок 2.1, а). Если защитный аппарат – автоматический выключатель, то достаточно проверить, что величина I_K⁽¹⁾ превышает ток срабатывания электромагнитного расцепителя. В этом случае размыкание контактов автоматического выключателя происходит за время намного меньшее, чем установленное допустимое время [10] (рисунок 2.1, б), формула (2.4). Для случая, когда защитным аппаратом является автоматический выключатель выполнены расчеты максимальных длин кабельных линий в системе TN при напряжении сети 220/380 В при питании от ИБП в режиме работы от сети, при которых обеспечивается защита при косвенном прикосновении. Результаты этих расчетов приведены в таблице 2.9.

 

Таблица 2.9

Максимальная длина(м) кабельной линии в системе TN к однофазному или трехфазному электроприемнику при напряжении питающей сети 220/380 В при питании от сети, при которой обеспечивается защита при косвенном прикосновении.

 

S, сечение проводников, мм2	Ток уставки токовой отсечки автоматического выключателя IТО, А
1,5
2,5

 

Общий алгоритм методики проверки на обеспечение защиты при косвенном прикосновении при питании нагрузки от ИБП [8] представлен на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 – Блок схема алгоритма методики проверки на обеспечение защиты при косвенном прикосновении при питании нагрузки от ИБП