Стартовая >> Документация >> Выбор и проверка защитной аппаратуры низковольтных сетей

Защита автоматическими выключателями - Выбор и проверка защитной аппаратуры низковольтных сетей

Оглавление
Выбор и проверка защитной аппаратуры низковольтных сетей
Защита плавкими предохранителями
Защита автоматическими выключателями

Современный автоматический выключатель (АВ) — сложное многофункциональное электротехническое устройство.

Автоматические выключатели НН могут снабжаться следующими встроенными в них расцепителями:
1) электромагнитным или электронным расцепителем максимального тока мгновенного или замедленного действия с практически не зависимой оттока скоростью срабатывания;
2) электротермическим или электронным инерционным расцепителем максимального тока с зависимой от тока выдержкой времени;
3) расцепителем тока утечки;
4) расцепителем минимального напряжения;
5) расцепителем обратного тока или обратной мощности;
6) независимым расцепителем (для дистанционного отключения выключателя).
Первые два типа устанавливают во всех полюсах, остальные расщепители — по одному на выключатель. Токи уставки, а также выдержки времени токовых расцепителем могут быть регулируемыми. В одном выключателе можно применять один или несколько типов токовых расцепителей и дополнительно к ним расцепитель минимального напряжения, независимый расцепитель и электромагнит включения.

В качестве примера на рис. 5 приведена принципиальная электрическая схема выключателя типа ВА-55-43 на ток 1600 А выдвижного исполнения с дополнительными сборочными единицами и дополнительными свободными контактами.
Как видно из рис. 5. автоматические выключатели могут иметь указатели срабатывания расцепителей, вспомогательные контакты |для дистанционной сигнализации о состоянии выключателей и автоматический (электромагнитный, электродвигательно-пружин-1ный и т.п.) привод для включения, что делает его универсальным аппаратом для защиты и автоматизации электроустановок НН.

По сравнению с предохранителями АВ имеют существенно меньший разброс отношения пограничного тока к номинальному:
электротермический расцепитель 1,05Iном < IПОф < 1,2Iном;
электронный расцепитель 1,01 Iном < I, < 1,02Iном

По времени срабатывания электромагнитные и аналогичные им электронные расцепители имеют четыре разновидности:
1) расцепители, обеспечивающие срабатывание АВ за время, намного меньшее 0,01 с, и отключение тока КЗ раньше, чем он достигает своего ударного значения. Такие автоматические выключатели называют токоограничивающими (см. рис. 7);
2) расцепители, обеспечивающие отключение тока КЗ при первом прохождении тока через нулевое значение (Iс = 0,01 с);
3) нерегулируемые расцепители, время срабатывания которых превышает 0,01 с;
4) расцепители с регулируемой выдержкой времени (0,1 + 0,7 с), позволяющие добиться замедленной работы относительно других щитков той же сети; их называют селективными.

Расцепители тока утечки устройства защитного отключения применяют для быстрого отключения участков сети, в которых из-за нарушения изоляции или прикосновения людей к проводникам возникает ток утечки на землю. При этом ток уставки расцепигеля вытирают в пределах от 10 до 30 мА, а время, в зависимости от напряжения сети, в пределах от 10 до 100 мс. Защиту от токов утечки считают в настоящее время наиболее эффективной защитной мерой от поражения людей электрическим током (рис. 6).

электрическая схема выключателей
Рис. 5. Принципиальная электрическая схема выключателей выдвижного исполнения с дополнительными сборочными единицами и дополнительными свободными контактами. (Добавочные выключатели SB1 и SB2 устанавливают потребители. На схеме показан нулевой расцепитель напряжения AT переменного тока)

Расцепители минимального напряжения применяют в целях отключения источников питания при прекращении ими питания сети, а также в целях отключения электроприемников, самозапуск которых при автоматическом восстановлении питания нежелателен или недопустим. Напряжение срабатывания расцепителя выбирают в пределах от 11,8 до 0,9 Iном, время срабатывания — в соответствии с требованиями систем автоматического восстановления питания сети.

Схема и характеристика срабатывания автоматического выключателя
Рис. 6. Схема (а) и характеристика срабатывания (б) автоматического выключателя тока утечки:
1 — контакты; 2 — механизмы свободного расцепления; 3 — трансформатор тока утечки; 4 — усилитель — преобразователь; 5— кнопка проверки исправности выключателя; 6— электроприемник: 7— характеристика срабатывания выключателя; 8— граница опасности возникновения фибрилляции сердца, установленная Международной электротехнической комиссией (учтено, что токи более 0,5 А через тело человека в сетях напряжением 380 В практически не могут возникать).

Независимые расцепители применяют для местного дистанционного и автоматического отключения АВ при срабатывании внешних защитных устройств.
Расцепители обратного тока или обратной мощности применяют для защиты генераторов, работающих на электрическую систему от выпадения из синхронизма (для синхронных генераторов).
Автоматические выключатели свободны от многих недостатков, присущих плавким предохранителям, а номенклатура позволяет широко применять их в промышленных сетях НН. В случае, когда по техническим показателям возможно применение как АВ, так и плавких предохранителей, выбор защитного аппарата производят по минимальным приведенным затратам, при этом учитывают стоимости остальных элементов РУ и другие затраты, а также надежность.

Условия выбора и проверки автоматического выключателя

1. Соответствие номинального напряжения АВ номинальному напряжению сети UHOM с.
2. Соответствие номинального тока выключателя расчетному току защищаемой цепи.
3. Токовую отсечку АВ (уставку электромагнитного или аналогичного ему расцепителя) отстраивают от пиковых токов электроприемника по выражению
Iсо > 1,05/с3/са/ср/пик = /сн/пик,

где Iсн = 1,05/с3/са/ср — коэффициент надежности отстройки; 1,05 -коэффициент, учитывающий, что в нормальном режиме напряжение может быть на 5 % выше номинального напряжения электроприемника: Iс3 — коэффициент запаса; Iса — коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в пиковом токе электроприемника; Iср — коэффициент, учитывающий возможный разброс тока срабатывания отсечки относительно уставки.

Пиковый ток зависит от вида электроприемника. Так, для защиты электродвигателя этот ток является пусковым.

Для АВ ввода КТП коэффициент самозапуска учитывает бросок пикового тока при действии устройства АВР секционного выключателя.

Для выбора защиты трансформаторов сварочных агрегатов, преобразователей электрической энергии, печей и т.п. под пиковым током понимают бросок тока намагничивания.
Если трансформатор является сварочным, необходимо кроме условия учитывать режим работы этой сварочной машины. Как известно из ранее изложенного материала, под расчетным током сварочного преобразователя понимают эффективный (среднеквадратичный) ток.

Ток трансформатора изменяется от тока холостого хода до паспортного, поэтому необходимо осуществлять отстройку токовой отсечки АВ от паспортного тока преобразователя, принимаемого за пиковый ток, если его длительность достаточна для срабатывания отсечки

Броском тока сопровождается и включение ламп накаливания. Длительность процесса нагрева нити накала зависит от мощности лампы и лежит в пределах от 60 до 100 мс, а кривая изменения тока представляет собой экспоненту.
4. Защиту от перегрузки должны иметь следующие сети внутри помещений:
а) электрические сети, выполненные открыто проложенными проводниками с горючей наружной оболочкой или с горючей наружной изоляцией;
б) осветительные сети, сети для стационарных электроплит, сети для бытовых и переносных электроприемников (утюгов, чайников, плиток, комнатных холодильников, пылесосов, стиральных и швейных машин и т.п.) в жилых зданиях, в общественных зданиях и сооружениях, в служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий, а также в пожароопасных зонах;
в) силовые сети в жилых зданиях, в общественных зданиях и сооружениях, на промышленных предприятиях — в случае, когда по условиям технологического процесса или по режиму работы может возникать длительная перегрузка проводников (например, кабели питания двигателей транспортеров);
г) сети специальных установок.

Автоматический контроль за перегрузкой электроприемников осуществляется тепловым или аналогичным ему электронным расцепителем АВ, поэтому уставку последнего выбирают из соображений допустимой перегрузки электроприемника и электрической сети.

Так, для электродвигателей защиту от перегрузки считают эффективной, если


Приведенный в формуле коэффициент учитывает некоторый запас по току, неточность настройки и разброс срабатывания защиты практически всех типов АВ.

Для защиты от перегрузки трансформаторов уставки выбирают, исходя из перегрузочной способности трансформатора.

Для защиты от перегрузки конденсаторной установки (вследствие наличия высших гармоник и повышения напряжения сети) уставку тока перегрузки выбирают.
В сетях, защищаемых от перегрузки, сечения проводников выбирают так, чтобы токи аппаратов защиты к длительно допустимым токовым нагрузкам проводников имели кратность
Iс.п<1,25Iд.
Для электроустановок во взрывоопасных зонах
Iс.п<Iд.

Защитные характеристики автоматических выключателей
Рис. 7. Защитные характеристики автоматических выключателей

Причиной токовой перегрузки, как правило, является превышение номинальной мощности электроприемника (ЭП) вследствие изменения или нарушения технологического процесса, возникновение анормальных режимов, ошибочно заниженный выбор мощности электропривода (например, двигателя вентилятора) и т.д. Это превышение тока легче отследить в цепи данного ЭП, чем в групповой сети, поэтому защиту от перегрузки надо устанавливать у ЭП, а групповые сети защищать от перегрузки не имеет смысла.

5. Выбор времени срабатывания отсечки. Автоматические выключатели могут иметь следующие защитные характеристики (рис. 7):
зависимую от тока характеристику времени срабатывания (тепловой расцепитель) (кривая 1):
не зависимую от тока характеристику времени срабатывания (электромагнитный расцепитель) (кривая 2);
ограниченно зависимую от тока двухступенчатую характеристику времени срабатывания (комбинированный расцепитель) без выдержки времени (кривая 3) или с выдержкой времени (кривая 4). Эти АВ называют селективными.
Селективные АВ могут иметь и трехступенчатую защитную характеристику (кривая 5); зона мгновенного срабатывания предназначена для уменьшения длительности воздействия токов при близких КЗ.

Выбор АВ начинают с защиты ЭП. Время срабатывания отсечки этих выключателей должно быть наименьшим. Как правило, это АВ с комбинированным расцепителем — неселективные. Время срабатывания отсечки определяется собственным временем отключения выключателя, выбираемым по каталогам: у неселективных АВ типов АП50, А3700, АЕ20, ВА51 Iсо<0,02 с,у токоограничивающих типов А3700Б, ВА52, ВА53, ВА54 >с 0 < 0,01 с.
Линейные выключатели КТП могут быть неселективными, если они защищают одиночные крупные ЭП.

Защитные характеристики выключателя
Рис. 8. Защитные характеристики выключателя "Электрон" с полупроводниковым реле серии РТМ. Наличие регулирования в точках Гн Д зависит от номинального тока выключателя

Для соблюдения условия селективности (избирательности действия защит) время срабатывания отсечки должно возрастать последовательно по цепи: АВ ЭП, линейный, секционный, вводной. Соблюдение перечисленных ступеней защиты позволяет построить селективную защиту электрической сети во всем диапазоне сверхтоков.

6. Проверка по условиям стойкости при КЗ. Предельной коммутационной способностью выключателя (ПКС) называется максимальное значение тока КЗ, которое выключатель способен включать и отключать несколько раз, оставаясь в исправном состоянии. Одноразовой ПКС (ОПКС) называют наибольшее значение тока, которое выключатель может отключить 1 раз. После этого дальнейшая работа выключателя не гарантируется.

Защитные характеристики выключателя
Рис. 9. Защитные характеристики выключателя "Электрон" с полупроводниковым реле серии МТЗ. Наличие регулирования в точках Ни Пзависит от номинального тока выключателя

Каталожное значение ПКС должно быть не менее значения тока КЗ, протекающего в цепи в момент расхождения контактов выключателя.

Допускается проверять АВ по значению тока ОПКС, а также устанавливать нестойкие при КЗ выключатели или группы выключателей, если они защищены расположенным ближе к источнику питания стойким при КЗ выключателем, обеспечивающим мгновенное отключение всех КЗ с током, равным или большим тока ОПКС указанных нестойких выключателей.

Защитные характеристики автоматических выключателей
Рис. 10. Защитные характеристики автоматических выключателей переменного тока серии А3700 с полупроводниковым расцепителем. Селективные выключатели А3794С при токе более 20 кА (действующее значение) отключаются без выдержки времени.

Проверяется условие электродинамической стойкости. Проверку не выполняют, если значение электродинамической стойкости в каталоге отсутствует.


Защитные характеристики автоматических выключателей
Рис. 11. Защитные характеристики автоматических выключателей переменного тока серий ВА53. ВА55. ВА75 с полупроводниковым расцепителем. Наличие регулировки в точках Г, Д, К, Л, М зависит от типа и номинального тока выключателя

Термическая стойкость, кА2 • с, проверяется по условию:

где Вк — тепловой импульс.

Проверку не выполняют, если значение Вк в каталоге отсутствует (АВ является термически стойким при всех временах отключения, определяемых его защитной характеристикой).

7. Проверка на чувствительность отсечки при КЗ

где кч — коэффициент чувствительности отсечки; Iкш„ — минимальный ток КЗ в конце защищаемой зоны; Iсо — ток срабатывания отсечки; кр — коэффициент разброса срабатывания отсечки потоку.
При отсутствии данных о разбросе произведения 1,1 Iс рекомендуется принимать это произведение равным не менее 1,4 — 1,5.

Защитные характеристики автоматических выключателей

Рис. 12. Защитные характеристики автоматических выключателей АЕ2046М (температурная компенсация + 69°) — кривая 1 и ВА52Г25 (плюс 45°) — кривая 2

Подробные технические данные АВ приведены можно найти в специализированных каталогах.

На рис. 8 — 12 приведены защитные характеристики, необходимые для правильного выбора защиты элементов системы электроснабжения напряжением до 1 кВ.



 
« Випробування та визначення місця пошкодження кабелів   Должностная инструкция диспетчера РЭС »
электрические сети