Условия выбора и проверки автоматического выключателя

1. Соответствие номинального напряжения AB номинальному напряжению сети :

(5.11)

2. Соответствие номинального тока выключателя расчетному току защищаемой цепи:

(5.12)

3. Токовую отсечку AB (уставку электромагнитного или анало­гичного ему расцепителя) отстраивают от пиковых токов электроприемника по выражению:

(5.13)

где - коэффициент надежности отстройки; 1,05 - коэффициент, учитывающий, что в нормальном режиме напряжение может быть на 5 % выше номинального напряжения электроприемника; - коэффициент запаса; - коэффициент, учитыва­ющий наличие апериодической составляющей в пиковом токе электроприемника; - коэффициент, учитывающий возможный разброс тока срабатывания отсечки относительно уставки.

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

, (5.14)

где - кратность пускового тока электродвигателя (принимают по справочнику); - номинальный ток электродвигателя.

Для защиты группы электродвигателей (например, присоединенных к распределительному шкафу):

, (5.15)

где - номинальный ток самого мощного электродвигателя этой группы; - расчетный ток группы электродвигателей.

Пиковый ток на шинах КТП или шинопроводе определяют по формуле (5.15) или (при отсутствии данных) приближенно через коэффициент, учитывающий пуск или самозапуск по выражению

, (5.16)

где принимают в пределах 1,2 - 2,4 в зависимости от соотношения видов электроприемников на шинах КТП или шинопровода.

Для AB ввода КТП коэффициент самозапуска учитывает бросок пикового тока при действии устройства ABP секционного выключателя

где - коэффициент самозапуска нагрузки, подключаемой устройством ABP к второй секции КТП; - послеаварийный ток второй секции; - коэффициент, учитывающий увеличение тока двигателей первой секции при провале напряжения вследствие наброса нагрузки второй секции, принимается равным 1 - 1,5; - послеаварийный ток первой секции.

Для выбора защиты трансформаторов сварочных агрегатов, пре­образователей электрической энергии, печей и т.п. под пиковым током понимают бросок тока намагничивания:

, (5.17)

где - коэффициент, учитывающий бросок тока намагничивания трансформатора (в зависимости от типа и мощности силовых (трансформаторов = 3 - 5. В случае применения селективных AB = 1); - номинальный ток трансформатора.

Если трансформатор является сварочным, необходимо кроме условия (5.17) учитывать режим работы этой сварочной машины. Как известно из ранее изложенного материала, под расчетным током сварочного преобразователя понимают эффективный (среднеквадратичный) ток

(5.18)

где ПВ - продолжительность включения; - паспортный ток преобразователя.

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

(5.19)

Броском тока сопровождается и включение ламп накаливания

(5.20)

где — коэффициент изменения сопротивления нити накала вследствие изменения температуры, находится в пределах 10 - 14; — номинальный ток лампы накаливания или группы ламп.

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 согласно [2] 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 AB, поэтому вставку последнего выбирают из соображений допустимой перегрузки электроприемника и электрической сети.

Так, для электродвигателей защиту от перегрузки считают эффективной, если:

(5.21)

Приведенный в формуле (5.21) коэффициент учитывает некоторый запас по току, неточность настройки и разброс срабатывания защиты практически всех типов AB.

Для защиты от перегрузки трансформаторов вставки выбирают, исходя из перегрузочной способности трансформатора:

(5.22)

Для защиты от перегрузки конденсаторной установки (вследствие наличия высших гармоник и повышения напряжения сети) вставку тока перегрузки выбирают

(5.23)

В сетях, защищаемых от перегрузки, сечения проводников выбирают так, чтобы токи аппаратов защиты к длительно допустимым токовым нагрузкам проводников имели кратность

(5.24)

Для электроустановок во взрывоопасных зонах

(5.25)

Рис. 5.7. 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. 5.7):

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 AB называют селективными.

Селективные AB могут иметь и трехступенчатую защитную характеристику (кривая 5); зона мгновенного срабатывания предназначена для уменьшения длительности воздействия токов при близких КЗ.

Выбор AB 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 AB типов АП50, А3700, AE20, BA51 с, у токоограничивающих типов А3700Б, BA52, BA53, BA54 с.

Линейные выключатели КТП могут быть неселективными, если они защищают одиночные крупные ЭП. Время срабатывания отсечки AB, защищающих группу ЭП (шинопроводы, кабельную сеть с распределительными шкафами), секционных и вводных выключателей определяют по условию

(5.26)

где — наибольшее время срабатывания отсечки предыдущей от источника питания защиты; — ступень селективности, принимается для выключателей A33700C, BA55, BA75 равной 0,1 - 0,15c, для серии "Электрон" — 0,2 - 0,25 с, для AB2M — 0,15 - 0,2 с.

Рис. 5.8. Защитные характеристики выключателя "Электрон" с полупроводни­ковым реле серии PTM. Наличие регулирования в точках Г и Д зависит от номинального тока выключателя.

Для соблюдения условия селективности (избирательности действия защит) время срабатывания отсечки должно возрастать последовательно по цепи: AB 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. Каталожное значение ПКС

Рис. 5.9. Защитные характеристики выключателя "Электрон" с полупроводниковым реле серни MT3. Наличие регулирования в точках Н и П зависит от номинального тока выключателя должно быть не менее значения тока КЗ, протекающего в цепи в момент расхождения контактов выключателя.

, (5.27)

где - ток металлического КЗ для вводных и секционного выключателей,

- средний ток КЗ (можно использовать при выборе линейных выключателей).

Допускается проверять AB 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.

Рис. 5.10. Защитные характеристики автоматических выключателей переменного тока серии A3700 с полупроводниковым расцепителем. Селективные выключатели A3794C при токе более 20 кА (действующее значение) отключаются без выдержки времени.

Проверяется условие электродинамической стойкости:

, (5.28)

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

Рис. 5.11. Защитные характеристики автоматических выключателей переменного тока серий BA53. BA55. BA75 с полупроводниковым расцепителем. Наличие регулировки в точках Г, Д, К, Л, M зависит от типа и номинального тока выключателя.

Термическая стойкость, кА2 с, проверяется по условию:

где — тепловой импульс.

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

7. Проверка на чувствительность отсечки при КЗ

, (5.30)

где — коэффициент чувствительности отсечки; — минимальный ток КЗ в конце защищаемой зоны; — ток срабатывания отсечки; — коэффициент разброса срабатывания отсечки по току.

При отсутствии данных о разбросе произведения 1,1 рекомендуется принимать это произведение равным не менее 1,4 — 1,5.

Рис. 5.12. Защитные характеристики автоматических выключателей AE2046M (температурная компенсация + 69˚) — кривая 1 и ΒΑ52Γ25 (+ 45°) — кривая 2

Подробные технические данные АВ приведены в каталогах [8, 9].

На рис. 5.8 — 5.12 приведены защитные характеристики, необходимые для правильного выбора защиты элементов системы электроснабжения напряжением до 1 кВ.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: