Приложение Е Учет влияния токов высших гармоник для симметричных трехфазных систем

Дополнительно по теме

Приложение Е

Учет влияния токов высших гармоник для симметричных трехфазных систем

Е.52.1 Поправочные коэффициенты, учитывающие наличие токов высших гармоник для четырех- и пяти-жильных кабелей относительно длиннодопустимых токов четырехжильных кабелей

Пункт 523.6.3 устанавливает, что если в нейтральном проводнике токи фазных проводников взаимно не компенсируются, то ток, протекающий по нейтральному проводнику, может оказаться определяющим при расчете допустимой токовой нагрузки цепи (контура).

В данном приложении рассматривается случай протекания тока в нейтральном проводнике в трехфазной сбалансированной системе. Поскольку ток в нейтральном проводнике определяется токами фазных проводников, то токи высших гармоник в нем не взаимоуничтожаются. Наиболее значимой из гармоник, не уничтожающейся в нейтральном проводнике, является третья гармоника. Действующее значение тока третьей гармоники в нейтральном проводе может превышать действующее значение тока промышленной частоты в фазных проводниках. В этом случае ток в нейтральном проводнике является определяющим при определении допустимой токовой нагрузки цепи.

Поправочные коэффициенты, приведенные в настоящем приложении, даны для сбалансированной трехфазной системы; следует указать, что ситуация ухудшается, если в трехфазной системе нагружены только две фазы. В этом случае ток высших гармоник в нейтральном проводнике будет суммироваться током дисбаланса. Такая ситуация приведет к перегрузке нейтрального проводника.

Примерами оборудования, являющегося источниками высших гармоник, являются люминесцентные лампы, встроенные блоки питания компьютеров.

Поправочные коэффициенты, приведенные в настоящем приложении, применимы для случая, когда нейтральный проводник является жилой четырех- или пятижильного кабеля, выполнен из того же материала и имеет то же сечение, что и фазные проводники. Поправочные коэффициенты относятся к токам третьей гармоники. Если ожидаются значимые высшие гармоники, такие как 9-я, 12-я и т. д., т. е. они составляют более 15 %, поправочный коэффициент должен быть уменьшен. Если дисбаланс между фазными нагрузками превышает 50 %, то поправочный коэффициент может быть уменьшен. Расчетный поправочный коэффициент для определения допустимой токовой нагрузки для кабелей с тремя рабочими проводниками принимается, как для кабеля с четырьмя рабочими проводниками, у которого ток в четвертом проводе вызван гармониками. Поправочные коэффициенты также учитывают фактор нагрева фазных проводников токами гармоник.

Когда значение тока в нейтральном проводнике ожидается выше, чем фазный ток, размер кабеля определяется по нейтральному проводнику.

Если размер кабеля определен по нейтральному проводнику, то необходимо уменьшить расчетную нагрузку для трех рабочих проводников.

Если ток в нейтральном проводнике больше, чем 135 % фазного тока и размер кабеля выбирается по нейтральному проводнику, то три фазных проводника не могут быть полностью загружены. Уменьшение тепловыделения фазными проводниками компенсирует тепловыделение нейтрального проводника в такой мере, что нет необходимости применять другие поправочные коэффициенты в отношении трех рабочих проводников.

Таблица Е.52.1 — Понижающие коэффициенты для четырех- и пятижильных кабелей, учитывающие наличие высших гармоник тока

Примечание — Значение третьей гармоники тока — отношение третьей гармоники и основной гармоники (первая гармоника), выраженное в процентах.

Е.52.2 Пример расчета с учетом понижающего коэффициента, учитывающего наличие высших гармоник тока

Рассмотрим в качестве примера трехфазную сеть с расчетным током 39 А, выполненную четырехжильным кабелем с поливинилхлоридной изоляцией, проложенным открыто по стене, метод С.

В соответствии с таблицей В.52.4 выбираем кабель с медными жилами сечением 6 мм2, что соответствует режиму при отсутствии высших гармоник тока.

Если третья гармоника составляет 20 %, то понижающий коэффициент принимается 0,86, что соответствует расчетному току:

39/0,86 = 45 А.

Для данной нагрузки требуется кабель сечением 10 мм2.

Если третья гармоника составляет 40 %, то выбор сечения определяется током нейтрального проводника как:

39Ч0,4Ч3 = 46,8 А,

учитывая понижающий коэффициент 0,86, получим расчетный ток:

46,8/0,86 = 54.4 А.

Для данной нагрузки требуется кабель сечением 10 мм2.

Если третья гармоника составляет 50 %, то выбор сечения жил кабеля также определяется током нейтрального проводника, как:

39Ч0,5Ч3 = 58,5 А,

учитывая, что понижающий коэффициент равен 1,0, получим требуемое сечение кабеля 16 мм2.

Если третья гармоника превышает 33 % и рассматривается режим, связанный с возможным перегоранием предохранителей, то максимальное значение расчетного тока в N или PEN проводнике возникает при перегорании предохранителя в одной фазе.

Все приведенное выше касается только определения допустимой токовой нагрузки кабеля, здесь не рассматриваются вопросы падения напряжения и другие аспекты проектирования.