Комплектное распределительное устройство: как рассчитать мощность?

2026-01-15 06:18:08

Конечно, вот подробное руководство по расчету мощности комплектного распределительного устройства (КРУ) на русском языке, объемом около 1000 слов.

---

**Расчет мощности комплектного распределительного устройства (КРУ): методика, ключевые параметры и этапы**

Комплектное распределительное устройство (КРУ) — это современная, компактная и безопасная конструкция, предназначенная для приема и распределения электроэнергии на напряжении от 6 до 35 кВ (и выше). В отличие от распредустройств открытого типа, КРУ поставляется в виде полностью собранных металлических шкафов (ячеек) с встроенным оборудованием. Поэтому расчет его «мощности» — это не вычисление одного значения, а комплексный инженерный анализ, направленный на выбор КРУ с параметрами, удовлетворяющими всем требованиям конкретного объекта.

Под «мощностью» КРУ обычно подразумевают его **пропускную способность (рабочий ток)** и **отключающую способность (мощность короткого замыкания)**, которые должны соответствовать нагрузке питаемых потребителей и параметрам питающей сети.

**1. Основные параметры, определяющие «мощность» КРУ**

Прежде чем приступить к расчетам, необходимо четко понимать ключевые характеристики:

* **Номинальное напряжение (Uн)** — напряжение сети, в которой будет работать КРУ (например, 6, 10, 20, 35 кВ).

* **Номинальный ток (Iн)** — максимальный длительный ток, который могут выдерживать главные цепи (шинопроводы, разъединители, силовые выводы) и коммутационные аппараты (выключатели) без перегрева. Это один из главных параметров «мощности».

* **Номинальный ток отключения выключателя (Iоткл)** — максимальный ток короткого замыкания (КЗ), который способен отключить выключатель в ячейке КРУ, сохраняя свою работоспособность. Определяется мощностью КЗ в точке установки.

* **Термическая стойкость (Iт.с, tт.с)** — способность оборудования выдерживать в течение заданного времени (обычно 1-4 сек) ток КЗ без недопустимого нагрева и разрушения.

* **Динамическая стойкость (iдин)** — амплитудное значение ударного тока КЗ, которое оборудование может выдержать без механических повреждений.

* **Мощность трансформаторов** — суммарная мощность присоединенных силовых трансформаторов, питающихся от секций КРУ.

**2. Исходные данные для расчета**

Для проведения расчета необходимо собрать следующую информацию:

1. **Схема электроснабжения:** Однолинейная расчетная схема с указанием всех источников питания (трансформаторы, вводы от энергосистемы), секций КРУ и отходящих линий к потребителям.

2. **Данные по потребителям (нагрузкам):** Для каждой отходящей линии — активная (P, кВт) и реактивная (Q, кВАр) мощность, коэффициент мощности (cos φ), режим работы (длительный, повторно-кратковременный).

3. **Данные по источникам:** Мощность и напряжение питающих трансформаторов, их сопротивление, параметры системы на точке подключения (часто даются энергоснабжающей организацией в «Технических условиях»).

4. **Токи короткого замыкания:** Значения токов трехфазного КЗ (Iкз) в точке установки КРУ. Если они неизвестны, их необходимо рассчитать.

**3. Поэтапная методика расчета**

**Этап 1: Расчет расчетных нагрузок и выбор номинального тока (Iн)**

1. Определите **расчетную полную мощность (Sр)** для каждой отходящей линии:

* Sр = P / cos φ [кВА], или более точно: Sр = √(P² + Q²)

* Учитывайте коэффициенты спроса (Kс) и одновременности (Kод) для групп потребителей, если это необходимо.

2. Рассчитайте **расчетный рабочий ток (Iр)** для каждой линии:

* Iр = Sр / (√3 * Uн) [А]

3. Определите **суммарный ток на секции КРУ (Iр.секции)**, питающей несколько линий (с учетом коэффициента одновременности).

4. **Выбор номинального тока:**

* Номинальный ток выключателя и шин ячейки **должен быть больше или равен** расчетному току линии: Iн ≥ Iр.

* Для вводных ячеек и секционных выключателей: Iн ≥ Iр.секции.

* Стандартные ряды номинальных токов: 630А, 1000А, 1250А, 1600А, 2000А, 2500А, 3150А и т.д.

* **Важно:** Выбор также зависит от допустимой нагрузки на кабель, присоединенный к ячейке.

**Этап 2: Учет токов короткого замыкания (КЗ) — самый критичный этап**

Мощность КЗ в сети определяет требования к стойкости и отключающей способности оборудования.

1. **Расчет или получение токов КЗ.** Выполняется по методикам, описанным в ГОСТ Р 52736-2007 (короткие замыкания в электроустановках). Используются данные об источниках, длинах и сечениях кабелей, сопротивлениях системы. Часто заказчику токи КЗ предоставляет сетевая компания.

2. **Определение расчетного тока трехфазного КЗ (Iкз)** в месте установки каждого выключателя КРУ.

3. **Выбор аппаратуры по отключающей способности:**

* Номинальный ток отключения выключателя (Iоткл) **должен быть больше** расчетного тока КЗ: Iоткл ≥ Iкз.

* Стандартные значения: 10, 12.5, 16, 20, 25, 31.5, 40 кА и т.д.

4. **Проверка на динамическую и термическую стойкость:**

* **Ток динамической стойкости (iдин)** выключателя и шин должен быть **больше** ударного тока КЗ (iу): iдин ≥ iу.

* **Ток термической стойкости (Iт.с)** и его время (t) должны обеспечивать, чтобы выделенная тепловая энергия (Iт.с² * t) была больше энергии, выделяющейся при реальном КЗ за то же время.

**Этап 3: Выбор КРУ по каталогу и дополнительные условия**

После определения ключевых электрических параметров:

1. Выбирается **тип КРУ** (например, КРУ-10, КРУН-10, КСО-298 и т.д.), который имеет ячейки с требуемыми Iн и Iоткл.

2. Определяется **компоновка и количество ячеек:** вводные, линейные, секционные, с трансформаторами напряжения, собственных нужд и т.д.

3. Уточняются **климатическое исполнение** (У3, У1 для помещений; УХЛ1 для отапливаемых), **степень защиты оболочки** (обычно IP31 или IP4X для внутренней части).

4. Выбирается **тип выключателя** (вакуумный, элегазовый SF6) — сегодня вакуумные являются самым распространенным и надежным решением для средних напряжений.

5. Определяется состав **устройств релейной защиты и автоматики** (микропроцессорные терминалы или электромеханические реле), которые будут установлены в ячейках.

**4. Пример упрощенного расчета для одной отходящей линии**

**Дано:** Линия 10 кВ питает трансформатор 10/0.4 кВ мощностью 1000 кВА. cos φ = 0.92. Расчетный ток КЗ в точке подключения Iкз = 12 кА.

1. **Расчет рабочего тока:**

* Sр = 1000 кВА (принимаем равной мощности трансформатора).

* Iр = Sр / (√3 * Uн) = 1000 / (1.73 * 10) ≈ 57.8 А.

2. **Выбор номинального тока ячейки:**

* Ближайшее стандартное значение: Iн = 630 А. Этого с большим запасом достаточно. Можно выбрать и на 400А, если серия это позволяет, но 630А — типовое.

3. **Выбор по току отключения:**

* Iоткл ≥ Iкз = 12 кА. Выбираем ближайшее стандартное: Iоткл = 12.5 кА или 16 кА (предпочтительнее, с запасом).

4. **Итог:** Требуется ячейка КРУ-10 с вакуумным выключателем на Iн=630А, Iоткл=16кА.

**5. Важные замечания и выводы**

* **Запас по параметрам:** При выборе всегда рекомендуется закладывать разумный запас (10-20%) по току и отключающей способности на перспективу развития нагрузок и роста мощности КЗ в сети.

* **Стоимость:** КРУ с более высокими параметрами (например, на 2500А и 25кА) значительно дороже, чем на 630А и 16кА. Неоправданное завышение параметров ведет к удорожанию проекта.

* **Проектная организация:** Расчеты и выбор КРУ для объектов капитального строительства должны выполняться квалифицированными проектными институтами или инженерами, имеющими допуск к данным работам. Окончательный подбор КРУ всегда согласовывается с заводом-изготовителем, который проверит совместимость всех элементов и соответствие нормам.

* **Не только мощность:** Не забывайте о требованиях к системам управления, защите, заземлению, вентиляции и обслуживанию КРУ.

**Заключение:** Расчет «мощности» КРУ — это системная задача по выбору аппаратуры, гарантирующей надежный и безопасный прием и распределение электроэнергии в конкретных условиях эксплуатации. Корректность этого расчета напрямую влияет на бесперебойность электроснабжения, безопасность персонала и долговечность дорогостоящего оборудования.