Аппараты защиты и управления по своим номинальным данным (напряжение, ток, частота включений, режим работы, механическая и электрическая износоустойчивость) должны соответствовать условиям работы проектируемой установки.
Наиболее распространенными на строительных площадках являются электрические сети с заземленной нейтралью. В таких сетях защита должна обеспечивать отключение аварийного участка при одно- и многофазных коротких замыканиях с наименьшим временем отключения и обеспечением по возможности требования селективности.*
*Под селективностью (избирательностью) защиты понимается такая работа ее устройств, когда на поврежденном участке Потребителя электроэнергии или узле установки реагирует только ближайшее к месту повреждения защитное устройство.
От перегрузки защищаются сети:
внутри помещений, выполненные открыто проложенными, незащищенными изолированными проводниками с горючей оболочкой;
внутри помещений, выполненные защищенными проводниками, и проводниками, проложенными в трубах (например, осветительные — в пожароопасных помещениях, сети для переносных электроприемников), силовые сети — в тех случаях, когда по условиям процесса или режима работы может возникнуть длительная перегрузка проводов и кабелей; сети всех видов — во взрывоопасных помещениях и взрывоопасных наружных установках.
Номинальные токи плавких вставок предохранителей и токи уставок автоматических выключателей, служащих для защиты отдельных участков сети, во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков сети или номинальным токам электроприемников, но таким образом, чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках (пусковые токи, пики технологических нагрузок, токи при самозапуске и т. п.).
При защите сетей предохранителями последние должны устанавливаться: на всех нормально не заземленных полюсах или фазах; в нулевых и нейтральных проводниках двухпроводных цепей в нормальных помещениях с сухими плохо проводящими полами, обслуживаемых неквалифицированным персоналом (складские помещения, бытового назначения и подобные). Запрещается установка предохранителей в нулевых и нейтральных проводниках трех- и четырехпроводных цепей, а также в нулевых проводниках двухпроводных цепей, где требуется заземление, а специальный проводник для этих целей отсутствует.
При защите сетей автоматическими выключателями максимальные расцепители должны устанавливаться на всех нормально не заземленных полюсах или фазах.
При защите трехпроводных сетей трехфазного тока и двухпроводных сетей однофазного или постоянного тока в системе с изолированной нейтралью допускается устанавливать максимальные расцепители автоматов в двух фазах при трехпроводных сетях и в одной фазе (полюсе)—при двухпроводных. При этом защиту следует осуществлять в одних и тех же фазах (или полюсах).
Максимальные расцепители в нейтральных проводниках допускается устанавливать лишь при условии, что при их срабатывании отключаются от сети одновременно все проводники, находящиеся под напряжением.
Аппараты защиты следует располагать во всех местах сети, где сечение проводника уменьшается (по направлению к местам потребления электроэнергии), или в местах, где это необходимо для соблюдения селективности.
В случае необходимости допускается принимать длину участка между питающей линией и защитным аппаратом ответвления до 3 м. На этом участке проводники могут иметь сечение, меньшее сечения питающей линии (но не менее сечения проводников после защитного аппарата); в таком случае проводники должны быть проложены в трубах или иметь негорючую оболочку. Открытая их прокладка на этом участке допускается только в непожароопасных помещениях по несгораемым поверхностям.
Для ответвлений, выполняемых в труднодоступных местах (например, на большой высоте), аппараты защиты можно располагать на расстоянии до 30 м от точки ответвления в удобном для обслуживания месте (например, на вводе в распределительный пункт, в пускателе электроприемника и др.). При этом сечение ответвления должно быть не менее сечения, определенного расчетным током, но не менее 10% пропускной способности защищенного участка магистрали, а проводники должны быть проложены в трубах или иметь негорючую оболочку.
Не допускается устанавливать аппараты защиты в местах присоединения к питающей линии таких цепей управления, сигнализации и измерения, отключение которых может повлечь за собой опасные последствия (отключение пожарных насосов, вентиляторов, предотвращающих образование взрывоопасных смесей, и т. и.). Во всех случаях такие цепи должны выполняться проводниками в трубах соответствующего сечения или иметь негорючую оболочку.
Аппараты защиты допускается не применять, если это возможно по условиям эксплуатации в следующих местах цепи:
на ответвлениях проводников от шин щита к аппаратам, установленным на том же щите;
при этом проводники должны выбираться по расчетному току цепи;
на участке с уменьшенным сечением питающей линии и на ответвлениях от нее, если защита предыдущего участка линии защищает также и этот участок или если незащищенные участки линии или ответвления от нее выполнены проводниками, выбранными с сечением не менее половины сечения защищенного участка;
на ответвлениях от питающей линии к электроприемникам малой мощности (лампам накаливания, другим отдельным электроприемникам), если питающая их линия защищена аппаратом с уставкой нс более 20 А;
на ответвлениях от питающей линии проводников измерений, управления и сигнализации, если эти проводники не выходят за пределы машин или щита или же если они выходят за их пределы, но электропроводка выполнена в трубах или имеет негорючую оболочку.
В сетях, защищенных только от токов короткого замыкания (не требующих защиты от перегрузки), можно не производить расчетной проверки кратности тока короткого замыкания, если обеспечено условие, по которому защитные аппараты по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам (согласно ПУЭ) имели кратность не более:
300% номинального тока плавких вставок предохранителей;
450% тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечка);
100% номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависимой от тока характеристикой (несмотря на наличие или отсутствие отсечки);
150% тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависимой от тока характеристикой. Если на этом автоматическом выключателе имеется еще отсечка, то ее кратность тока срабатывания не ограничивается.
Для сетей, защищаемых от перегрузки, следует выбирать плавкие вставки предохранителей или расцепители автоматических выключателей, как указывалось выше, а проводники — по расчетному току, при этом допустимая длительная токовая нагрузка должна быть не менее:
125% номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель,— для проводников с резиновой или аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией, кроме прокладываемых в невзрывоопасных производственных помещениях, для которых допускается 100%;
100% номинального тока плавкой вставки пли тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель, — для кабелей с бумажной изоляцией;
100% номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависимой от тока характеристикой (несмотря на наличие или отсутствие отсечки)—для проводников всех марок;
100% тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависимой ог тока характеристикой — для проводов и кабелей с резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией;
80% тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависимой от тока характеристикой — для кабелей с бумажной изоляцией;
100% номинального тока электродвигателя — для проводников ответвлений к короткозамкнутым электродвигателям в невзрывоопасных помещениях.
При выборе типов аппаратов защиты от короткого замыкания необходимо учитывать следующее.
Автоматические выключатели более удобны для оперирования. Трехполюсные выключатели одновременно отключают все фазы, что исключает возможность работы двигателя на двух фазах. В сетях с резко изменяющимися нагрузками (пики нагрузки) и пусковыми токами правильным выбором типа выключателя достигается защита при меньших значениях тока перегрузки, чем с помощью плавких предохранителей.
Однако установочные автоматические выключатели нс ограничивают величины пропускаемых ими токов короткого замыкания. Вследствие этого элементы защищаемых ими электроустановок должны выбираться и проверяться по полному значению ожидаемого тока короткого замыкания, выключатели на малые поминальные токи практически невозможно выполнить устойчивыми к большим токам короткого замыкания (как у современных насыпных плавких предохранителей), с помощью обычных автоматических выключателей практически невозможно
осуществить надежную селективную защиту во всем диапазоне токов перегрузок и короткого замыкания, они всегда значительно дороже плавких предохранителей и, кроме того, требуют более высокой квалификации обслуживающего персонала.
Плавкие предохранители надежно защищают от токов короткого замыкания, обеспечивают селективность действия, для их эксплуатации не требуется персонал высокой квалификации. Однако они не исключают возможности отключения только одной (неисправной) фазы и, следовательно, работы электродвигателя на двух фазах. Вследствие выхода его из строя по этой причине защита от перегрузок получается грубой.
В электроустановках строительных площадок рекомендуется преимущественно применять плавкие предохранители с наполнителем.
Защита электродвигателей напряжением до 1000 В должна предусматриваться в соответствии с ПУЭ в сетях с заземленной нейтралью: от многофазных замыканий, от замыканий на корпус или нулевой провод, от токов перегрузки и минимального напряжения. От многофазных замыканий она предусматривается с помощью предохранителен с плавкими вставками или автоматических выключателей. В сетях с заземленной нейтралью должна быть также обеспечена защита от замыкания на корпус или нулевой провод. На синхронных электродвигателях дополнительно предусматривается защита от асинхронного режима (при невозможности втягивания в синхронизм с полной нагрузкой), а на электродвигателях постоянного тока — защита от чрезмерного повышения частоты вращения (в случае необходимости).
Защита электродвигателей от перегрузки осуществляется в тех случаях, когда возможна систематическая перегрузка механизма по технологическим причинам, а также тогда, когда при особо тяжелых условиях пуска или самозапуска необходимо ограничить длительность пускового периода при пониженном напряжении. Эта защита должна быть с выдержкой времени и может быть осуществлена тепловыми реле.
Защита от перегрузки должна действовать или на отключение, или, если возможно, на сигнал, или на разгрузку механизма. Уставка защиты должна обеспечивать пуск при выведенных пусковых устройствах и не превышать величину тока термической устойчивости аппарата. Применение защиты от перегрузки не требуется для электродвигателей с повторно-кратковременным режимом работы.
Защита от перегрузок мощных электродвигателей может предусматриваться тепловыми реле, включенными через трансформаторы тока, либо соответствующими электромагнитными реле с обратно зависимыми от тока защитными характеристиками.
Номинальный ток нагревательных элементов реле следует выбирать по длительному расчетному току без учета пусковых токов. Если нагрузка будет превышать номинальный ток нагревательного элемента на 20-30%, тепловое реле вызовет отключение линии.
Тепловое реле, защищающее от перегрузок, должно быть термически устойчивым при токах короткого замыкания.
Защиту от минимального напряжения обеспечивают для электродвигателей постоянного тока, которые нельзя включить непосредственно в сеть, и для электродвигателей механизмов, самозапуск которых после остановки недопустим по условиям технологического процесса либо по условиям техники безопасности. Эта защита должна действовать лишь при больших посадках напряжения.
Все эти виды защиты электродвигателей от короткого замыкания, перегрузки, минимального напряжения следует осуществлять соответствующими расцепителями, встроенными в один аппарат.
Работа трехфазных электродвигателей на двух фазах является наиболее частой причиной выхода их из строя. Потеря одной фазы возможна из-за обрывов проводников, нарушений контактов, повреждений аппаратов (поломки, разрегулировки, выгорания контакта в магнитном пускателе или контакторе), но чаще всего возникает вследствие перегорания плавких вставок в предохранителях. Как показывает опыт, в сетях с трехполюсными автоматическими выключателями работа на. двух фазах встречается реже.
Применять защиту от работы на двух фазах уместно для двигателей, которые защищены предохранителями от токов короткого замыкания, нс требуют по технологическим условиям защиты от перегрузки и для которых имеется повышенная вероятность потери фазы, определяемая местными условиями.
При выборе плавкой вставки предохранителя необходимо учитывать три основных требования:
ток плавкой вставки должен быть равен или превышать расчетный ток нагрузки для защищаемого участка сети или ответвления к трехфазному электродвигателю;
номинальный ток плавкой вставки для электродвигателей должен быть примерно равен пусковому току, деленному на коэффициент а=1,6-2,5 (2,5 — при малой длительности разгона и нечастых пусках; 1,6-2 — при частых пусках и длительном времени разгона);
все последовательно установленные в сети предохранители должны иметь плавкие вставки, срабатывающие селективно.
При выборе плавкой вставки для защиты магистральной воздушной или кабельной линии сети переменного тока предварительно определяется максимальный расчетный ток и пусковой (пиковый) ток. Он создается пусковыми токами электродвигателей и характеризуется частотой их появления.
В качестве наибольшего пускового тока одного потребителя электроэнергии может быть принят:
пусковой ток асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором или асинхронного двигателя, который в случае отсутствия заводских данных может приниматься равным пятикратным номинальному;
пусковой ток двигателя постоянного тока или асинхронного с фазным ротором (при отсутствии данных может приниматься равным 2,5 номинального);
пиковый ток сварочных трансформаторов (при отсутствии заводских данных может быть принят не менее трехкратного номинального без приведения к ПВ=100%). Плавкая вставка предохранителя ответвления к сварочному оборудованию выбирается на ток, равный 1,2 (при ПВ=100%).
Для защиты ответвлений к электропечам, выпрямителям и подобным нагрузкам выбирается Iвст ≥Iн (при ПВ=100%).
Безопасную смену плавких вставок (патронов) предохранителей можно обеспечить, применяя однофидерные ящики, распределительные пункты, щиты, комплектные устройства, собранные из блоков предохранитель — выключатель. Комплектование пусковых устройств из предохранителей и рубильников (или иных выключателей: пакетных и других) на строительных площадках не рекомендуется.
Плавкие вставки должны строго соответствовать данному типу предохранителей. Патроны с плавкими вставками, устанавливаемые в засыпных предохранителях, должны также соответствовать типу предохранителя. Перезарядка плавких вставок производится в соответствии с инструкцией завода-изготовителя.
Учитывая меньшую сложность перезарядки предохранителей типа ПР-2 по сравнению с засыпными типа ПН-2, рекомендуется их преимущественно применять в электроустановках строительных площадок.
Предохранители (ПР-2, ПН-2) монтируют в вертикальном положении. Контактные стойки устанавливают строго по вертикальной оси, при этом контактные (вертикальные) поверхности должны быть параллельны оси.
При установке предохранителей на панелях их следует располагать в один ряд так, чтобы была обеспечена возможность свободного съема патронов и выдержаны расстояния между фазами по поверхности их изоляции и по воздуху, а также от предохранителей до заземленных частей. Контактные стойки предохранителей, как правило, крепятся на одной изоляционной плите. Их крепление на отдельных изоляционных планках не допускается, так как в этом случае сложно соблюсти соосность верхних и нижних контактных стоек.
При ревизии засыпных предохранителей проверяются:
герметичность патрона;
полнота засыпки патрона песком (выявляется встряхиванием — при полностью засыпанном патроне не слышно шума пересыпающегося песка);
целость плавкой вставки.
При пользовании пробочными предохранителями провода, подходящие от электросети, следует присоединять к контактным винтам, а провода, отходящие к электроприемнику, — к винтовым гильзам. Перезаряжать пробки предохранителей персоналом строительных площадок запрещается.
Все эксплуатируемые предохранители должны быть маркированы (указано, к какому электроприемнику относятся, приведен номинальный ток плавкой вставки).
Замену перегоревших плавких вставок предохранителей надлежит производить при снятом напряжении. При невозможности этого допускается замена патронов предохранителей с помощью токоизолирующих клещей при обязательном снятии нагрузки. Электромонтер в этом случае должен пользоваться защитными средствами: диэлектрическими перчатками и галошами.
