5 Рекомендации по электропроводке
5.1 Классы сигналов (рис. Ap28)
Рис. Ap28. Линии передачи внутренних сигналов можно сгруппировать в четыре класса
Четыре класса цепей передачи внутренних сигналов:
Класс 1
Цепи сетевого питания, силовые цепи с высоким градиентом изменения тока (di/dt), импульсные источники питания, устройства регулирования мощности.
Данный класс - не очень чувствительный, но создает помехи для остальных классов (особенно в синфазном режиме)
Класс 2
Релейные контакты.
Этот класс - не очень чувствительный, но создает помехи для остальных классов (коммутация, образование дуги при размыкании контактов)
Класс 3
Цифровые каналы (высокочастотные переключения).
Данный класс чувствителен к импульсным сигналам, но также создает помехи для следующего класса.
Класс 4
Аналоговые входные и выходные цепи (низкоуровневые измерения, схемы питания активных датчиков). Этот класс является чувствительным.
Рис. Ap30. Использование кабелей и плоского кабеля
Чтобы облегчить распознавание и разделение кабелей разных классов рекомендуется использовать для каждого класса проводники определенного цвета. Это полезно при проектировании и устранении неисправностей.
5.2 Рекомендации по электропроводке
Кабели, передающие разные типы сигналов, должны быть физически разделены (рис. Ap29)
Кабели, создающие помехи (классов 1 и 2) должны размещаться на некотором расстоянии от чувствительных кабелей (классов 3 и 4) (рис. Ap29 и рис. Ap30)
Рис. App2 Рекомендации по размещению кабелей, передающих разные типы сигналов
Если кабели уложены на металлическом листе, то между ними должно быть расстояние не менее 10 см (для синфазного и дифференциального режимов). Если имеется достаточно места, то желательно, чтобы это расстояние составляло 30 см. Если кабели должны пересекаться, то это должно быть сделано под прямыми углами с тем, чтобы избежать наводок (даже если кабели соприкасаются). Требования по расстоянию между кабелями отсутствуют, если кабели разделены металлической перегородкой, имеющей одинаковый потенциал с открытыми проводящими частями. При этом высота этой перегородки должна превышать диаметр кабелей. По кабелю должны передаваться сигналы одной группы (рис. Ap31) Если необходимо использовать кабель для передачи сигналов разных групп, то для ограничения наводок (в дифференциальном режиме) использование внутреннего экранирования является обязательным. Для групп 1, 2 и 3, экранирующая оболочка, предпочтительно оплетка, должна быть соединена на каждом конце.
Рекомендуется дополнительно экранировать кабели, создающие помехи, и чувствительные кабели (рис. Ap32)
Усиленное экранирование обеспечивает защиту от высокочастотных помех (в синфазном и дифференциальном режимах), если экран соединен на каждом конце с помощью кольцевого соединителя, кольцевой скобы или хомута. Использование обычного соединительного провода недостаточно.
Избегайте применять один разъем для передачи сигналов разных групп (рис. Ap33)
Рис. Ap31 Несовместимые сигналы должны передаваться по разным кабелям
Рис. Ap33. Принцип разделения относится и к разъемам!
За исключением групп 1 и 2 (дифференциальный режим), если необходимо. Если один разъем используется для аналоговых и цифровых сигналов, то эти две группы должны быть разделены по крайней мере одной контактной группой, присоединенной к нулевому потенциалу и используемой в качестве барьера.
Рис. Ap3, Экранирование и усиленное экранирование кабеля, создающего помехи, и/или чувствительного кабеля
Все неиспользуемые (резервные) проводники должны быть всегда соединены на каждом конце с системой уравнивания потенциалов (рис. Ap34)
Для группы 4, эти соединения не рекомендуются на линиях с очень низкими уровнями напряжения и частоты (из-за риска создания шумов при частотах передачи вследствие магнитной индукции).
Два проводника должны располагаться как можно ближе к друг к другу (рис. Ap35)
Это особенно важно для низкоуровневых датчиков. Даже в случае релейных сигналов вместе с активными проводниками должен использоваться, по крайней мере, один общий проводник на жгут проводников. Для аналоговых и цифровых сигналов, минимальным требованием являются витые пары. Использование витой пары (в дифференциальном режиме) гарантирует, что два провода останутся вместе на протяжении всей длины кабеля.
Рис. JA>34. Неиспользуемые проводники должны быть соединены с системой выравнивания потенциалов
Кабели группы 1 не нуждаются в экранировании, если они снабжены фильтрами
Однако для обеспечения совместимости с требованиями предыдущего раздела они должны быть выполнены в виде витых пар.
На протяжении всей своей длины кабели должны всегда располагаться вплотную к соединенным металлическим частям устройств (рис. Ap36)
Рис. Ap35. Два провода пары должны всегда располагаться близко друг от друга
Например: к крышкам, металлическим коробам, конструкциям и др. с тем, чтобы обеспечить надежное, недорогое и значительное снижение помех (в синфазном режиме) и ослабление наводок (в дифференциальном режиме).
Рис. AAp37. Расположение кабелей в кабельных коробах
Использование правильно соединенного металлического короба значительно улучшает внутреннюю электромагнитную совместимость (рис. Ap37)
Все металлические части (корпус, конструкция, защитные оболочки и др.) имеют одинаковый потенциал
Рис. Ap36. Прокладывайте провода вплотную к соединенным металлическим частям
Принцип учета максимального потребления электроэнергии
Счетчик киловольт-ампер-часов во многом аналогичен счетчику киловатт-часов потребленной энергии с той разницей, что в нем соотношение фаз тока и напряжения было изменено с тем, чтобы он измерял киловольт-ампер-часы. Кроме того, вместо набора шкал декадных датчиков, используемых в обычном счетчике электроэнергии, данный прибор оснащен вращающимся стрелочным указателем. Когда этот указатель поворачивается, он измеряет киловольт-ампер-часы, перемещая перед собой красный индикатор. По окончании 10 минут стрелочный указатель поворачивается на определенную часть шкалы (он спроектирован так, что не сможет совершить полный оборот за 10 минут), а затем электрически сбрасывается в нулевое положение, чтобы начать новый 10-минутный цикл. Красный индикатор остается в положении, которое было достигнуто измерительным указателем, и это положение соответствует количеству киловольт-ампер-часов, потребленных нагрузкой в течение 10 минут. Вместо шкалы, градуированной в киловольт-ампер-часах, можно использовать градуировку в единицах средней мощности (кВА). Эта ситуация поясняется ниже.
Предположим, что точка, в которой остановился красный индикатор, соответствует
5 кВАч. Известно, что в течение 10 мин., т.е. 1/6 часа, имели место потоки реактивной мощности.
Если теперь 5 кВАч разделить на количество часов, то можно получить среднее количество киловольт-амперов за этот период.
В данном случае среднее количество киловольт-амперов за указанный период составит:
Каждая точка шкалы будет аналогичным образом градуирована, т.е. среднее величина кВА будет в шесть раз больше, чем величина кВАч для данной точки. Аналогичное рассуждение можно применить к любому другому интервал времени возврата указателя в исходное положение.
В конце расчетного периода красный индикатор будет находиться в максимальном из всех средних значений, зафиксированных за рассматриваемый отчетный период. В начале каждого расчетного периода красный индикатор возвращается в нулевое положение. Описанные выше электромеханические счетчики в настоящее время быстро заменяются электронными приборами. Однако, основные принципы измерения, используемые в этих электронных счетчиках, остались такими же, что и описанные выше.
(1) При использовании оцинкованных проводящих материалов для заземляющих электродов, могут потребоваться аноды катодной защиты для предотвращения быстрой коррозии в агрессивной почве. Специально подготовленные магниевые аноды (в пористом мешке, заполненном соответствующей почвой) Используются для непосредственного соединения с электродами. В таких случаях следует проконсультироваться со специалистом.
(1) Напряжение прикосновения Uc представляет собой напряжение, существующее (вследствие пробоя изоляции) между открытой проводящей частью и любым токопроводящим элементом в пределах досягаемости, находящимся под другим потенциалом (обычно потенциалом земли).
(1) 25 В для электроустановок на рабочих площадках, сельскохозяйственных предприятиях и т.п.
где
= сумма всех активных сопротивлений в цепи замыкания на этапе проектирования строящегося объекта.
и
= сумма всех индуктивных реактивных сопротивлений в цепи замыкания и U = номинальное фазное напряжение в системе.
Применение данного метода иногда затрудняется тем, что должны быть известны значения всех параметров системы и характеристики элементов цепи замыкания. Национальные нормативные документы могут содержать рекомендации по типовым значениям параметров для целей оценки.
Композиционный метод
Данный метод позволяет определить ток короткого замыкания на дальнем конце цепи по известной величине тока короткого замыкания на ближнем конце этой цепи с помощью приближенной формулы:
где:
Isc - ток короткого замыкания на вышестоящем участке цепи
I - ток короткого замыкания на дальнем конце цепи U - номинальное фазное напряжение в системе Zs - полное сопротивление цепи
Примечание: В отличие от предыдущего «метода полных сопротивлений», в данном методе полные сопротивления отдельных элементов суммируются арифметически1.
Традиционный метод
Этот метод позволяет достаточно точно определить максимально допустимые длины кабелей. Принцип
Принцип данного метода основан на расчете тока короткого замыкания и предполагает, что на входе рассматриваемой цепи (т.е. в месте установки УЗО), напряжение остается на уровне 80% или более от номинального фазного напряжения. Эта величина вместе с величиной полного сопротивления цепи используется для расчета тока короткого замыкания.
(1) For the definition of type B, C, D circuit breakers, refer to chapter H,
(1) Изделия торговой марки Merlin Germ.
(1) Для идентификации автоматического выключателя типа D см. главу H, подраздел 4.2.
(1) Для обеспечения оптимального согласования характеристик защитных устройств в некоторых национальных стандартах предусматривается испытание на термическую стойкость при токе большем чем In
(1) Оба обозначения широко используются в различных стандартах.
I Провода цепи
Сопротивление провода находится по формуле: Rc = р S
S
где:
р = удельное сопротивление материала провода при нормальной рабочей температуре равно:
22.5 мОм х мм2/м для меди
36 мОм х мм2/м для алюминия L = длина провода в м
S = сечение провода в мм2
До36кВ
Сети 50 Гц, но 0,18 мОм/на метр длины при частоте 60 Гц
(1) Для большего сечения сопротивление, рассчитанное для проводов, должно быть увеличено, чтобы учесть неоднородную плотность тока в проводе (из-за скин-эффекта и воздействия электромагнитного поля, создаваемого рядом лежащими проводниками с током). Используются следующие значения:
150 мм2: R + 15% 185 мм2: R + 20% 240 мм2: R + 25% 300 мм2: R + 30%
(3) Высокий уровень удельного сопротивления возникает из-за повышенной температуры провода при прохождении тока КЗ.
Рисунки с G50 по G52 на следующей странице показывают максимальную длину цепи (Lmax) в метрах для:
3-фазных 4-проводных цепей на 400 В (т.е. с нейтральным проводом) и
1-фазных 2-проводных цепей на 230 В,
защищаемых в обоих случаях бытовыми автоматическими выключателями цепи или выключателями цепи с похожими характеристиками отключения/тока.
В других случаях, применяйте поправочные коэффициенты к полученной длине. Эти коэффициенты приведены на Рис. G53 на следующей странице.
(1) Short-delay
Ограничение тока и селективное отключение с использованием энергии дуги
Если автоматический выключатель не относится к типу токоограничивающих, то каскадное отключение двух коммутационных аппаратов достигается отключением вышерасположенного автоматического выключателя А с тем, чтобы «помочь» нижерасположенному автоматическому выключателю В выключить ток. Максимальная величина тока селективного отключения Is ниже максимальной отключающей способности Icu выключателя В. Технология, основанная на использовании энергии дуги и реализованная в автоматических выключателях Compact NS, позволяет повысить уровень тока селективного отключения.
Нижерасположенный выключатель Compact NS В обнаруживает очень большой ток короткого замыкания. Происходит очень быстрое отключение тока (менее чем за 1 мс) и после этого величина тока ограничивается.
Вышерасположенный автоматический выключатель Compact NS А обнаруживает очень ограниченный ток короткого замыкания. Этот ток вызывает расхождение контактов с образованием между ними дуги. В результате возрастает напряжение дуги и ток еще более ограничивается. Однако электродинамических усилий, вызывающих расхождение контактов, недостаточно, чтобы вызвать отключение этого автоматического выключателя. Таким образом, выключатель Compact NS А помогает отключить выключатель Compact NS В, не отключаясь при этом сам. Ток селективного отключения может превышать величину тока Icu В, в таком случае обеспечивается полная селективность отключения при оптимальной стоимости этих устройств.
Преимущество полной селективности при использовании выключателей серии Compact NS (Рис. H57 и Рис. H 58)
Основное преимущество состоит в возможности обеспечить естественную полную селективность при условии, что:
соотношение двух уставок расцепителей по току > 1,6
соотношение номинальных токов двух последовательно включенных автоматических выключателей > 2,5 Th
(1) Как в стандарте IEC 60038
(1) В оплачиваемый период в течение часов оплачиваемой реактивной мощности в рассматриваемом выше случае:
15,996 квар ч .,„
Qc = — = 73 квар ч
220 ч
Пример: (см. Рис. К18)
Установка питается от трансформатора 630 кВА при нагрузке 450 кВт (Р1) и средним
450
коэффициентом мощности 0,8 (отстающим). Полная мощность S1 = —— = 562 кВА
0.8
Соответствующая реактивная мощность
Расчетное увеличение нагрузки Р2 = 100 кВт при коэффициенте мощности 0,7 (отставание). Полная мощность
Соответствующая реактивная мощность
Каково минимальное значение емкостной мощности квар, подлежащей установке для предотвращения замены трансформатора? Теперь подаваемая общая мощность составляет: Р = Р1 + Р2 = 550 кВт
Максимальная реактивная мощность трансформатора 630 кВА при подаче 550 кВт составляет:
Общая требуемая реактивная мощность до компенсации: Q1 + Q2 = 337 + 102 = 439 квар
Таким образом, минимальный значение устанавливаемого блока конденсаторов: Qквар = 439 - 307 = 132 квар
Следует отметить, что данный расчет не учитывает пиковые нагрузки и их продолжительность. Оптимальное возможное повышение, т.е., компенсация для получения коэффициента мощности обеспечит резерв мощности трансформатора 630 - 550 = 80 кВт. Номинальное значение блока конденсаторов должно составлять 439 квар.
(1) Минимальное поперечное сечение недопустимое для любых
Вводной автоматический выключатель без дифференциальной защиты
В этом случае безопасность людей должна обеспечиваться:
Изоляцией класса II всех цепей до выходных зажимов УЗО
Все выходные цепи распределительного щита должны защищаться УЗО номиналом в 30 мА или 300 мА в зависимости от типа соответствующих цепей, как описано в главе F
Если ограничитель перенапряжений включается в сеть перед входными зажимами распределительного щита (для защиты чувствительного электронного оборудования, такого как микропроцессорная техника, видеомагнитофоны, телевизоры, электронные кассовые аппараты и т. п.), то в случае его отказа (который случается редко, но всегда возможен), это устройство обязательно должно автоматически отключаться от установки. В некоторых устройствах применяются заменяемые плавкие предохранители; однако, рекомендуемый метод, как показано на Рис. N7 - использование УЗО
Оборудование, рекомендуемое для применения компанией «Merlin Gerin»
На Рис. N7 цифрами обозначены:
1. Вводной автоматический выключатель без дифференциальной защиты
3. В каждой цепи, питающей одну или более розеток - УЗО номиналом в 30 мА (к примеру, дифференциальный автоматический выключатель 1P + N типа «Declic Vigi»)
4. В цепях питания ванных, душевых, помещений для стирки и т.п. (освещение, отопление, розетки) - УЗО номиналом в 30 мА (к примеру, дифференциальный выключатель нагрузки типа «ID clic») или дифференциальный автоматический выключатель на 30 мА на каждой цепи
5. Во всех остальных цепях - УЗО на 300 мА (к примеру, дифференциальный выключатель нагрузки)
