При проектировании современных систем электроснабжения, все реже, в качестве защитной аппаратуры электрических цепей применяют предохранители с плавкими вставками. Однако, такой вид защиты достаточно широко распространен среди существующих электрических сетей.
В основном, плавкие предохранители (ПП) продолжают использовать в домах старого жилого фонда, в немодернизированных городских сетях, а также на производстве; для защиты силовых сборок, питающих однофазных потребителей. Основным преимуществом ПП , перед другими видами защитных аппаратов, является их невысокая стоимость и простота в обслуживании.
По типу исполнения , ПП выпускаются разборные (ПР-2, ПН-2, ПП-17, ППН) и неразборные (НПН-2). Разборные имеют винты, раскрутив которые можно получить доступ плавкой вставке, и осуществить ее замену. Предохранители типа НПН-2 выполнены в стеклянной колбе, они не разборные, поэтому имеют одноразовый характер применения.
Кроме того, отечественные ПП различаются по типу наполнения: наполненные (ПН-2, ПП-17, ППН, НПН) и ненаполненные (ПР-2). В качестве наполнителя наиболее часто применяется кварцевый песок, как материал, хорошо гасящий дугу.
ПП серии ПРС применяют в основном в жилых помещениях, их плавкие вставки имеют три величины: 10А, 25А, 63А. Такие предохранители состоят из карболитового корпуса, плавкой вставки ПВД, головки, основания, крышки и центрального контакта.
Маркировка . Структурное обозначение ПП на примере ППН (предохранитель плавкий наполненный):
ППН-хх-хх-хххх;
хх
- номинальный ток: 31-100А, 33-160А, 35-250А, 37-400А, 39-630А, 41-1000А;
х
- вид монтажа: 2 – на собственных изоляторах, 5 - на изоляторах КРУ, 7 - на проводниках КРУ;
х
- наличие указателя срабатывания, наличие бойка и наличие свободных контактов: 0 – не имеет указателя срабатывания, не имеет бойка и не имеет свободных контактов, 1 - имеет указатель срабатывания, имеет боек и есть свободные контакты, 2 - имеет боек и указатель срабатывания, но не имеет свободных контактов, 3 - имеет только указатель срабатывания;
хххх
– обозначение степени защиты, климатического исполнения, категории размещения.
Он осуществляется по двум основным параметрам: номинальное напряжение и ток короткого замыкания (КЗ), который предохранитель способен разорвать.
Номинальное напряжение его обусловлено классом изоляции. ПП получили распространение в электроустановках до 10 кВ, как правило, защищают высоковольтные трансформаторы напряжения.
Для использования в электроустановках до 1000 В, предохранители выпускаются на все стандартные классы напряжения, в сетях переменного и постоянного тока. Второе условие выбора ПП объясняется надежностью гашения дуги, во избежании развития аварии.
Выбор плавкой вставки по току производится по наибольшему значению следующих условий:
Iн.вс ≥ Iмакс;
Iн.вс
- номинальный ток вставки;
Iмакс
- максимальный рабочий ток защищаемого присоединения.
Iн.вс ≥ Iпуск/k;
Iпуск
– пусковой ток двигателя, как правило в 5-6 раз выше номинального тока;
k
– коэффициент учитывающий длительность протекания пускового тока. Для двигателей с короткозамкнутым ротором принимают равным 2,5 при длительности пускового тока 2-5 сек, 1,6-2 при 10 сек и 0,8-1 для фазного ротора.
Если предохранитель защищает силовую сборку, питающую в том числе и двигательную нагрузку:
Iн.вс ≥ 1/k (∑Iмакс + Iпуск);
Как видно из выражения, учитываются максимальные рабочие токи всех фидеров, и возможные пусковые моменты двигателей.
После предварительного выбора типа предохранителя и плавкой вставки проводится проверка по селективности, защитных коммутационных аппаратов, включенных последовательно в цепи. Основной проблемой для согласования ПП по селективности, является высокий уровень разброса их защитных характеристик.
Это означает, что изделия с одинаковыми параметрами вставки, могут расплавиться при одинаковом токе за время, разнящееся на 25-50%. Селективными считаются однотипные предохранители, различающиеся на две ступени по шкале номинальных вставок.
На практике, при выборе по селективности сравнивают их время плавления при одинаковом токе. Селективность обеспечивается при условии: tб ˃ 1,7 tм в обычном случае и tб ˃ 3 tм в ответственных случаях.
Асинхронные двигатели имеют неприятную особенность - их пусковой ток в 5-7 раз превышает номинальный ток двигателя! Предохранители не подбираются по номиналу двигателя!
Данный подбор действителен для „инерционных “ или „gL “-предохранителей (VDE 0636).
Номинальный ток предохранителя ограничивается его нагревательной способностью. При длительном прохождении этого тока через предохранитель корпус предохранителя не перегревается. Номинальный ток предохранителя должен быть не меньше максимального значения номинального тока плавкой вставки, используемой с данным предохранителем.
Номинальные токи предохранителя и плавкой вставки / в не должны быть меньше расчетного тока цепи.
Основным условием, определяющим выбор плавких предохранителей для защиты асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, является отстройка от пускового тока.
Номинальный ток предохранителя должен быть меньше пускового тока примерно в 2,5 раза или в 1,6 – 2,8 раза больше номинального. Но даже при защите двигателей с фазным ротором, когда предохранитель может быть выбран на ток, близкий к номинальному; такая защита менее чувствительна к небольшим перегрузкам, чем тепловые реле. Поэтому более целесообразно применять тепловые реле для полноценной защиты двигателя.
Выбор плавких вставок от пусковых токов выполняется по времени: пуск электродвигателя должен полностью закончиться раньше, чем вставка расплавится под действием пускового тока.
Опытом эксплуатации установлено правило: для надежной работы вставок пусковой ток не должен превышать половины тока, который может расплавить вставку за время пуска.
Выбор предохранителей для защиты асинхронных электродвигателей:
Все электродвигатели разбиты на две группы по времени и частоте пуска
Двигателями с легким пуском считаются двигатели вентиляторов, насосов, металлорежущих станков и т. п., пуск которых заканчивается за 3…5 с, пускаются эти двигатели редко, менее 15 раз в 1 ч.
К двигателям с тяжелым пуском относятся двигатели подъемных кранов, центрифуг, шаровых мельниц, пуск которых продолжается более 10 с, а также двигатели, которые пускаются очень часто - более 15 раз в 1 ч. К этой категории относят и двигатели с более легкими условиями пуска, но особо ответственные, для которых совершенно недопустимо ложное перегорание вставки при пуске.
Выбор номинального тока плавкой вставки для отстройки от пускового тока производится по выражению: Iвс ≥ Iпд /К (1)
где Iпд - пусковой ток двигателя, определяемый по паспорту, каталогам или непосредственным измерением; К - коэффициент, определяемый условиями пуска и равный для двигателей с легким пуском 2,5, а для двигателей с тяжелым пуском 1,6…2.
Поскольку вставка при пуске двигателя нагревается и окисляется, уменьшается сечение вставки, ухудшается состояние контактов, она может ложно перегореть при нормальной работе двигателя. Вставка, выбранная в соответствие с формулой 1, может сгореть также при затянувшемся по сравнению с расчетным временем пуске или самозапуске двигателя. Поэтому во всех случаях целесообразно измерить напряжение на вводах двигателя в момент пуска и определить время пуска.
Номинальный ток предохранителя, указанный на нем, равен наибольшему из номинальных токов плавких вставок, предназначенных для данной конструкции предохранителя. Номинальный ток предохранителя должен быть больше, чем действующее значение протекающего через него в нормальном рабочем режиме тока.
Для предотвращения сгорания вставок при пуске, что может повлечь за собой работу двигателя на двух фазах и его повреждение, целесообразно во всех случаях, когда это допустимо по чувствительности к токам КЗ, выбирать вставки более грубыми, чем по условию (1).
Каждый двигатель должен защищаться своим отдельным аппаратом защиты. Общий аппарат допускается для защиты нескольких маломощных двигателей только в том случае, если будет обеспечена термическая устойчивость пусковых аппаратов и аппаратов защиты от перегрузки, установленных в цепи каждого двигателя.
Выбор предохранителей для защиты магистралей, питающих несколько асинхронных электродвигателей
Выбор предохранителей для защиты асинхронных электродвигателейЗащита магистралей, питающих несколько двигателей, должна обеспечивать и пуск двигателя с наибольшим пусковым током и самозапуск двигателей, если он допустим по условиям техники безопасности, технологического процесса и т. п.
При расчете защиты необходимо точно определить какие двигатели отключаются при понижении или полном исчезновении напряжения, какие остаются включенными, какие повторно включаются при появлении напряжения.
Для уменьшения нарушений технологического процесса применяют специальные схемы включения удерживающего электромагнита пускателя, обеспечивающего немедленное включение в сеть двигателя при восстановлении напряжения. Поэтому в общем случае номинальный ток плавкой вставки, через которую питается несколько самозапускающихся двигателей, выбирается по выражению: Iвс ≥ ∑Iпд /К. (2)
∑Iпд - сумма пусковых токов самозапускающихся электродвигателей.
Выбор предохранителей для защиты магистралей при отсутствии самозапускающихся электродвигателей
В этом случае плавкие вставки предохранителей выбираются по следующему соотношению: Iном. вст. ≥ кр/К
где Iкр = I’пуск + I’длит – максимальный кратковременный ток линии;
I’пуск – пусковой ток электродвигателя или группы одновременно включаемых электродвигателей, при пуске которых кратковременный ток линии достигает наибольшего значения;
I’длит – длительный расчетный ток линии до момента пуска электродвигателя (или группы электродвигателей) – это суммарный ток, который потребляется всеми элементами, подключенными через плавкий предохранитель, определяемый без учета рабочего тока пускаемого электродвигателя (или группы двигателей).
Выбор предохранителей для защиты асинхронных электродвигателей от перегрузки
Выбор предохранителей для защиты асинхронных электродвигателей от перегрузки. Поскольку пусковой ток в 5…7 раз превышает номинальный ток двигателя, плавкая вставка, выбранная по выражению (1), будет иметь номинальный ток в 2…3 раза больше номинального тока двигателя и, выдерживая этот ток неограниченное время, не может защитить двигатель от перегрузки.
Для защиты двигателей от перегрузки обычно применяют тепловые реле, встраиваемые в магнитные пускатели или в автоматические выключатели.
Если для защиты двигателя от перегрузки и управления им применяется магнитный пускатель, то при выборе плавких вставок приходится учитывать также условие предотвращения повреждения контактов пускателя.
Дело в том, что при коротких замыканиях в двигателе снижается напряжение на удерживающем электромагните пускателя, он отпадает и разрывает ток короткого замыкания своими контактами, которые, как правило, разрушаются. Для предотвращения этого короткого замыкания двигатели должны отключаться предохранителем раньше, чем разомкнутся контакты пускателя.
Это условие обеспечивается, если время отключения тока короткого замыкания предохранителем не превышает 0.15…0.2 с; для этого ток короткого замыкания должен быть в 10…15 раз больше номинального тока вставки предохранителя, защищающего электродвигатель.
Так что пользуясь несложными правилами можно произвести выбор плавких вставок предохранителей с учетом пусковых токов электродвигателей!
а) Номинальное напряжение
Номинальное напряжение предохранителей и их плавких вставок U ВС.НОМ независимо от места установки должно выбираться равным номинальному напряжению сети Uc:
Действительное напряжение сети не должно превышать номинального напряжения предохранителя больше чем на 10%. Установка предохранителей на меньшее номинальное напряжение, чем напряжение сети, не допускается во избежание возникновения короткого замыкания, так как изоляция каждого предохранителя рассчитана на определенное напряжение.
Установка предохранителей на большее номинальное напряжение, чем напряжение сети, также не рекомендуется. Дело в том что длина плавкой вставки для обеспечения надежного гашения дуги, возникающей при ее перегорании, тем больше, чем выше напряжение. С увеличением длины плавкой вставки, имеющей тот же номинальный ток, изменяются условия гашения дуги и ухудшается защитная характеристика вставки.
б) Предельно отключаемый ток
Предельно отключаемый ток плавкой вставки I вс.пр. должен быть равен или больше максимального расчетного тока короткого замыкания I к.з.макс. , проходящего по цепи, защищаемой предохранителем. Если это условие не будет выполнено, дуга, возникающая при перегорании плавкой вставки, может не погаснуть, а предохранитель в результате ее длительного горения разрушится. Таким образом, вторым условием является
в) Номинальный ток
Номинальный ток плавкой вставки следует во всех случаях выбирать минимальным [Л. 8]. При этом плавкая вставка не должна перегорать при прохождении по ней максимального длительного тока нагрузки I н.макс, что обеспечивается при соблюдении следующего условия:
Величина коэффициента зависит от характера нагрузки. Так, при постоянной нагрузке (например, освещение) = 1,1 1,2.
При переменной нагрузке плавкая вставка не должна также перегорать при кратковременных перегрузках, когда в защищаемой сети проходит ток, превышающий максимальный ток длительной нагрузки. Кратковременные перегрузки могут быть вызваны пуском или самозапуском электродвигателей, технологическими перегрузками механизмов, вращаемых электродвигателями, и другими причинами. Перегорание предохранителей в указанных случаях недопустимо, так как перегрузки по прошествии небольшого времени (2-10 с) ликвидируются и восстанавливается нормальный режим.
Для выполнения этого условия номинальный ток плавкой вставки выбирают таким, чтобы при прохождении по ней тока перегрузки I пер. время ее перегорания было больше времени перегрузки. Практически для выполнения этого условия номинальный ток плавкой вставки выбирается упрощенным методом согласно следующему выражению [Л. 8, 13]:
При частых пусках электродвигателей с легкими условиями пуска выбор плавкой вставки производят по коэффициенту для тяжелых условий.
Этот метод не учитывает инерционности некоторых типов плавких вставок и уменьшения тока перегрузки в процессе пуска и самозапуска электродвигателей. Поэтому номинальный ток плавкой вставки, выбранный согласно (2-4), получается, как правило, завышенным, вследствие чего предохранитель не защищает оборудование от перегрузки и является только защитой от коротких замыканий.
В жилых домах, бытовых и общественных помещениях, т. е. там, где сети не находятся постоянно под наблюдением квалифицированного персонала, плавкие вставки должны удовлетворять следующему условию [Л. 8]:
где I доп.пр. - длительно допустимый ток провода.
После выбора номинального тока необходимо убедиться, что плавкая вставка надежно защищает участок сети, на котором она установлена. При коротком замыкании в наиболее удаленной точке сети плавкая вставка должна надежно и быстро перегорать. Кратность тока однофазного короткого замыкания в сетях с заземленной нейтралью и двухфазного короткого замыкания в сетях с изолированной нейтралью должна быть не менее 3 по отношению к номинальному току плавкой вставки.
В сетях, защищенных только от коротких замыканий, допускается не выполнять расчетной проверки тока короткого замыкания для оценки надежности перегорания плавкой вставки, если ее номинальный ток превышает длительно допустимый ток защищаемого участка сети не более чем в 3 раза.
г) Особенности выбора плавких вставок в сетях 380-500 В
К выбору предохранителей, защищающих электродвигатели напряжением 380 и 500 В, предъявляется дополнительное требование, чтобы время перегорания плавкой вставки не превышало 0,15-0,2 с [Л. 96]. Это требование определяется следующими соображениями: на электродвигателях 380 и 500 В последовательно с плавкими предохранителями устанавливаются контакторы и магнитные пускатели, с помощью которых осуществляются пуск и остановка электродвигателей. Эти аппараты удерживаются во включенном положении специальными электромагнитами (см. гл. 11), которые питаются от напряжения сети.
|
При исчезновении или понижении напряжения, например, вследствие короткого замыкания магнитные пускатели и контакторы отпадают. При коротком замыкании в электродвигателе плавкая вставка должна перегореть раньше, чем отпадет магнитный пускатель или контактор. В противном случае контакты магнитного пускателя или контактора будут размыкать ток короткого замыкания, на что они не рассчитаны.
Как показали специальные испытания и опыт эксплуатации, если время перегорания плавкой вставки не превышает 0,15-0,2 с, то может происходить лишь небольшое оплавление контактов, позволяющее вновь включить контактор. Замены контактов при этом не требуется.
По защитными характеристикам плавких вставок можно определить, что они перегорают за время 0,15-0,2 с при токах короткого замыкания, превышающих в 10- 15 раз номинальный ток плавкой вставки:
Величина тока короткого замыкания на выводах электродвигателя зависит от мощности питающего трансформатора, длины и сечения соединительного кабеля.
На рис. 2-2 в качестве примера построены кривые для определения тока трехфазного короткого замыкания в сети 380 В, питающейся от трансформатора мощностью 750 кВ*А (u K = 8%) при разной длине и сечении кабеля, имеющего медные жилы.
В случае, если электродвигатель питается от групповой сборки, расчетная длина кабеля определяется по следующему выражению:
где l к.дв - длина кабеля, питающего электродвигатель; l к.сб - длина кабеля, питающего сборку; s K. дв, s K сб - соответственно сечения кабелей двигателя и сборки.
На том же графике (рис. 2-2) построена прямая 1 для определения допустимого номинального тока плавких вставок типов НПН, НПР, ПР1 согласно (2-8) в зависимости от величины тока короткого замыкания при t п.п. 0,2 с.
С помощью кривых, приведенных на рис. 2-2, выбор плавкой вставки для электродвигателей 380 В, удовлетворяющей условию (2-7), может быть выполнен в следующей последовательности:
А) По известной длине и сечению кабеля, питающего электродвигатель, определяется ток трехфазного короткого замыкания на его выводах. При наличии групповой сборки определяется расчетная длина кабеля согласно (2-8).
Б) Из точки А, определяющей величину тока короткого замыкания, проводится линия до пересечения с прямой 1. Точка Б определяет номинальный ток плавкой вставки, удовлетворяющий условию (2-7).
Если величина тока короткого замыкания превышает 2 000 А, I вс.ном следует выбирать максимально допустимым по условию согласования действия предохранителя с магнитным пускателем или контактором (I вс.ном = 200 А).
Таким образом, номинальный ток плавкой вставки, устанавливаемой на электродвигателях 380-500 В или па личин, питающей группу двигателей, выбирается по условиям (2-3), (2-4), (2-7) и принимается ближайшим большим по шкале стандартных номинальных токов.
Если I вс.ном, определенный согласно (2-4), превышает 200 А, необходимо устанавливать автоматические выключатели, так как плавкая вставка с номинальным током 200 А является предельной по условию селективности работы контактора и предохранителя.
д) Селективность
Одно из основных условий выбора предохранителей обеспечение селективности их действия между собой и с релейной защитой.
Это означает, что в случае повреждения, например, одного из электродвигателей (в точке К на рис. 2-3) должен перегореть только предохранитель П 3 и не должны перегорать предохранители П 1 , и П 2 , а также не должна срабатывать релейная защита РЗ, установленная на выключателе. Иначе говоря, для правильной ликвидации повреждений все последовательно установленные предохранители и релейная защита должны быть селективны.
Для проверки селективности необходимо сопоставить характеристики плавких вставок во всем диапазоне токов, возможных как при перегрузках, так и при коротких замыканиях.
Защитная характеристика предохранителя может быть задана заводом-изготовителем в двух видах: либо как полное время отключения, равное сумме времен плавления вставки и горения дуги, либо отдельно как время плавления и время горения дуги. Строго говоря, при проверке селективности двух последовательно включенных предохранителей следовало бы сравнивать время плавления вставки, установленной ближе к источнику питания, с полным временем отключения вставки, установленной дальше от источника питания. На практике же обычно используют одинаковые характеристики полного времени отключения, поскольку время
Горения дуги невелико, а разбросы времени плавления и отключения перекрывают неточность расчетов.
При выполнении расчетов следует учитывать возможный разброс характеристик из-за отклонения размеров вставки, состояния контактов и поверхностей вставок, температуры окружающей среды и других факторов. Разброс защитных характеристик предохранителей на напряжение ниже 1 000 В достигает 50%. Такой разброс и следует принимать при проверке селективности плавких вставок.
Для проверки селективности заводские характеристики плавких вставок перестраивают в расчетные, как показано на рис. 2-4. Возможные времена отключения при определенных токах находятся в пределах области, ограниченной построенными кривыми. В соответствии с возможной погрешностью ±50% селективность между двумя смежными предохранителями обеспечивается, если определенное по заводской характеристике время перегорания большего предохранителя не менее чем в 3 раза превышает время перегорания по характеристике меньшего предохранителя [Л. 8, 13].
|
В наиболее распространенных случаях допускается принимать пониженное значение разброса времен отключения ±25 %, допуская при этом в редких случаях возможность неселективной работы предохранителей. В этом случае селективность между смежными предохранителями обеспечивается, если определенное по заводской характеристике время перегорания большего предохранителя не менее чем в 1,7 раза превышает время перегорания по характеристике меньшего предохранителя [Л. 40].
При анализе характеристик однотипных предохранителей селективность следует проверять при максимальном токе трехфазного короткого замыкания. Если селективность при этом токе обеспечена, она будет обеспечена и при всех меньших значениях токов.
У разнотипных предохранителей селективность следует проверять во всем диапазоне токов - от тока трехфазного короткого замыкания в месте установки дальнего предохранителя до поминального тока вставок.
Если защитные характеристики плавких вставок неизвестны, рекомендуется метод согласования характеристик предохранителей, основанный на сопоставлении площадей сечения плавких вставок с учетом материала, из которого они изготовлены [Л. 13].
Для проверки селективности по этому методу необходимо знать тип, материал и площадь сечения плавких вставок, между которыми производится согласование. Если площадь сечения плавкой вставки 1, расположенной ближе к источнику питания, s 1 , а вставки 2, расположенной дальше от источника питания, s 2 , то определяется отношение этих площадей
Полученное значение а сравнивается с данными табл. 2-1. Если а равно или больше величины, приведенной в таблице, то селективность между рассматриваемыми предохранителями обеспечивается.
|
Для оценки селективности действия двух последовательно включенных предохранителей можно также руководствоваться следующим правилом [Л. 13]. Для двух однотипных предохранителей, установленных в сети напряжением до 1000 В, селективность будет обеспечена, если их вставки отличаются не менее чем на две ступени шкалы номинальных токов.
Для селективного действия последовательно установленных вставок высокого напряжения типа ПК необходимо, чтобы их номинальные токи различались не менее чем на одну ступень шкалы.
При проверке селективности вставок по их защитным характеристикам в сети напряжением выше 1000 В следует иметь в виду, что их разброс регламентируется следующим образом: для любого времени отключения отклонения в величине тока не должны превосходить 20%. Построение расчетных характеристик для таких предохранителей показано на рис. 2-5.
При проверке селективности предохранителей, установленных на разных сторонах трансформатора, следует учи тывать, что по предохранителям будут проходить токи разной величины.
где - коэффициент трансформации трансформатора. е) Выбор плавких вставок в схемах вторичных цепей
Номинальный ток плавкой вставки, устанавливаемой в цепях оперативного тока или во вторичных цепях трансформаторов напряжения, принимается согласно следующему выражению:
где I H - максимальный ток нагрузки.
Ток I H может быть определен непосредственным измерением в режиме, когда включены все реле и приборы, которые могут одновременно питаться от данных цепей напряжения или оперативного тока. Величину максимального тока нагрузки можно также определить расчетом по известным величинам потребления каждого реле и прибора.
Например, для трансформатора напряжения, к зажимам вторичной обмотки которого, соединенной в звезду, подключены реле и приборы на фазные и междуфазные напряжения, максимальный ток нагрузки может быть с некоторым запасом определен по следующему выражению [Л. 86]:
где Р ф - потребление нагрузки, подключенной на фазные напряжения, В*А; -соответственно наибольшее и наименьшее потребление нагрузки, подключенной между двумя фазами, В*А; U ф - фазное напряжение, В.
Для надежного сгорания вставки в случае короткого замыкания отношение тока короткого замыкания к ее номинальному току должно быть не меньше 5-10.
Плавкие предохранители в цепях электромагнитов включения устанавливаются для защиты последних от длительного прохождения тока. Номинальный ток этих вставок принимается равным 0,3-0,4 максимального тока, проходящего в цепи включения.
Плавкие предохранители выбирают по номинальному току плавкой вставки I вс. При этом должны быть выполнены условия:
1. номинальный ток плавкой вставки должен быть более или равен
максимальному расчетному току данной цепи в рабочем режиме, т.е.
I вс ≥ I р
2. плавкая вставка не должна перегореть во время пуска самого мощного
электродвигателя, подключенного к данной цепи.
I вс =
где I пик – пиковый ток, А. Дать определение пикового тока
а) для одного асинхронного двигателя I пик = I п = k п · I н
где k п – кратность пускового тока
б) для многодвигательного привода, а также группы ЭП
I пик = I п. макс + k о ·
где I п.макс – наибольший пусковой ток приемника
k о – коэффициент одновременности (при отсутствии
данных k о = 1)
- сумма расчетных токов оставшихся ЭП группы
в) для РП или магистрали
I пик =
где I мах – максимальный расчетный ток РП или магистрали
k и и I н.макс – коэффициент использования и
номинальный ток ЭП группы, имеющего
наибольший пусковой ток
К П – коэффициент кратковременной перегрузки вставки
К П = 2,5 при легком пуске (без нагрузки)
К П = 1,6…2.0 при тяжелом пуске (с нагрузкой)
К П = 2,75…3 при защите предохранителями групповой
осветительной сети с лампами накаливания
мощностью > 500 Вт
3. номинальный ток плавкой вставки должен быть менее или равен
трехкратному значению допускаемого тока провода (рассчитанного по нагреву).
I в < 3I доп. пр.
2.2.5.3 Автоматы (Принести автомат)
Автоматические выключатели или автоматы .
применяют для защиты элементов сети от токов к.з. и в качестве оперативных коммутационных аппаратов. Управление автоматами может быть ручным и дистанционным. Автоматы выпускают в одно-, двух – и трехполюсном исполнении для сетей постоянного и переменного тока.
Основными элементами автоматов, выполняющими их защитные функции при ненормальных режимах в цепи, являются расцепители, при срабатывании которых автомат отключается мгновенно или с выдержкой времени. Автомат может иметь один или несколько расцепителей.
По принципу действия расцепители разделяются на электромагнитные (М), тепловые или термобиметаллические (Т) и комбинированные (МТ). Как правило, автоматические выключатели имеют встроенные в них расцепители.
Существуют расцепители максимального тока, которые срабатывают при токе, большем уставки тока срабатывания; расцепители минимального напряжения, которые срабатывают, когда напряжение на катушке становится меньше заданного и расцепители независимые, которые срабатывают без выдержки времени, когда на их катушку подано напряжение.
Для защиты от КЗ применяют электромагнитные расцепители мгновенного действия или с выдержкой времени, обеспечивающей избирательность действия. Одновременная защита сети от КЗ и перегрузки осуществляется за счет применения комбинированных расцепителей, состоящих из двух элементов – для защиты от КЗ и перегрузок.
Автомат характеризуют следующие показатели:
Номинальное напряжение U н
Номинальный ток автомата I н.а. – максимальный длительный ток его
главных контактов
Ток срабатывания автомата I ср.а – наименьший ток, при котором автомат
отключает цепь
Предельный ток отключения I пр.а – наибольший ток, который можно
отключить автоматом
Номинальный ток расцепителя I н.р. – максимальный длительный ток, при
котором расцепитель не срабатывает
Ток уставки расцепителя I у – наименьший ток срабатывания расцепителя,
на который тот настраивается
Ток уставки мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя
I у.м. = I о, называемый током отсечки
Автоматы делятся на неселективные со временем срабатывания 0,02…0,1 с, селективные с регулируемой выдержкой времени и токоограничивающие со временем срабатывания не более 0,005 с
Межремонтный срок для предохранителей не определен. Предохранители ремонтируют обычно одновременно с остальным оборудованием подстанции и при выявлении дефектов, требующих их устранения. Плановый ремонт начинается с очистки от пыли и грязи опорных изоляторов с контактами и патрона. Затем путем внешнего осмотра проверяют целость фарфоровой изоляции и армировки латунных колпачков на торцах патронов. Треснутые опорные изоляторы и патроны заменяют, а нарушенную армировку восстанавливают. Проверяют также плотность соприкосновения контактных поверхностей колпачков или ножей с пружинящими контактами. При необходимости подгибают контактные зажимы и железную скобу. Если медь зажимов в результате перегрева потеряла упругость, контакты заменяют. Нажимая на цилиндрический указатель срабатывания предохранителя ПКТ, проверяют легкость его движения внутрь патрона. При необходимости предохранитель заменяют. Кроме того, проверяют качество соединений предохранителей с ошиновкой. Плохой контакт вызывает превышение допустимой температуры контактных зажимов патрона, плавкой вставки и может привести к ошибочному срабатыванию предохранителя. В процессе ремонта необходимо проверить соответствие номинального напряжения и тока предохранителя напряжению и максимально допустимому току перегрузки защищаемой установки или участка сети, так как в противном случае могут быть ошибочные отключения или повреждения защищаемой установки. Перезарядку предохранителей с кварцевым наполнителем выполняют в ремонтных мастерских в соответствии с заводской инструкцией. При ремонте предохранителей ПК следует осмотреть фарфор и армировку на торцах патрона и латунных колпачков. Поврежденную армировку восстановить. Проверить плотность соприкосновения контактных поверхностей латунных колпачков или ножей с пружинным неподвижным контактом. Плотность соприкосновения достигается подгибанием контактных зажимов. Если контакт от перегрева потерял упругость, его заменяют. Указатель срабатывания состоит из металлической крыши с втулкой, внутри которой помещена спиральная пружина. Один конец закреплен к дну втулки, второй - к головке указателя и снабжен небольшим крючком, который зацепляют на находящуюся внутри указателя проволоку, которая, перегорая, выбрасывает головку. Проверяют контактные соединения с ошиновкой. В конструкции предохранителя с кварцевым заполнением предусмотрена многократная перезарядка, которая выполняется квалифицированным персоналом в ремонтных мастерских согласно заводским инструкциям. Целостность плавкой вставки проверяют контрольной лампой. Полноту засыпки кварцевого песка проверяют легким встряхиванием. Старый песок оставляют в исключительных случаях, если он не спекся и не отсырел (влажность меньше 0,05 %). Размер песчинок должен быть 0,5- 1 мм. Колпачки крепят на цементном растворе (марки 400-500), чтобы не допустить проникновения влаги в патрон.
4.4 Условия выбора предохранителей.
а) Номинальное напряжение. Номинальное напряжение предохранителей и их плавких вставок U ВС.НОМ независимо от места установки должно выбираться равным номинальному напряжению сети.
б) Предельно отключаемый ток. Предельно отключаемый ток плавкой вставки I вс.пр. должен быть равен или больше максимального расчетного тока короткого замыкания I к.з.макс. , проходящего по цепи, защищаемой предохранителем. Если это условие не будет выполнено, дуга, возникающая при перегорании плавкой вставки, может не погаснуть, а предохранитель в результате ее длительного горения разрушится. Таким образом, вторым условием является
в) Номинальный ток. Номинальный ток плавкой вставки следует во всех случаях выбирать минимальным. При этом плавкая вставка не должна перегорать при прохождении по ней максимального длительного тока нагрузки I н.макс При переменной нагрузке плавкая вставка не должна также перегорать при кратковременных перегрузках, когда в защищаемой сети проходит ток, превышающий максимальный ток длительной нагрузки. Кратковременные перегрузки могут быть вызваны пуском или самозапуском электродвигателей, технологическими перегрузками механизмов, вращаемых электродвигателями, и другими причинами. Перегорание предохранителей в указанных случаях недопустимо, так как перегрузки по прошествии небольшого времени (2-10 с) ликвидируются и восстанавливается нормальный режим. Для выполнения этого условия номинальный ток плавкой вставки выбирают таким, чтобы при прохождении по ней тока перегрузки I пер. время ее перегорания было больше времени перегрузки.
Это означает, что в случае повреждения, например, одного из электродвигателей (в точке К на рис. 2-3) должен перегореть только предохранитель П 3 и не должны перегорать предохранители П 1 , и П 2 , а также не должна срабатывать релейная защита РЗ, установленная на выключателе. Иначе говоря, для правильной ликвидации повреждений все последовательно установленные предохранители и релейная защита должны быть селективны.Для проверки селективности необходимо сопоставить характеристики плавких вставок во всем диапазоне токов, возможных как при перегрузках, так и при коротких замыканиях.
Защитная характеристика предохранителя может быть задана заводом-изготовителем в двух видах: либо как полное время отключения, равное сумме времен плавления вставки и горения дуги, либо отдельно как время плавления и время горения дуги. Строго говоря, при проверке селективности двух последовательно включенных предохранителей следовало бы сравнивать время плавления вставки, установленной ближе к источнику питания, с полным временем отключения вставки, установленной дальше от источника питания. На практике же обычно используют одинаковые характеристики полного времени отключения, поскольку время горения дуги невелико, а разбросы времени плавления и отключения перекрывают неточность расчетов.
При выполнении расчетов следует учитывать возможный разброс характеристик из-за отклонения размеров вставки, состояния контактов и поверхностей вставок, температуры окружающей среды и других факторов. Разброс защитных характеристик предохранителей на напряжение ниже 1 000 В достигает 50%. Такой разброс и следует принимать при проверке селективности плавких вставок.
Для проверки селективности заводские характеристики плавких вставок перестраивают в расчетные, как показано на рис. 2-4. Возможные времена отключения при определенных токах находятся в пределах области, ограниченной построенными кривыми. В соответствии с возможной погрешностью ±50% селективность между двумя смежными предохранителями обеспечивается, если определенное по заводской характеристике время перегорания большего предохранителя не менее чем в 3 раза превышает время перегорания по характеристике меньшего предохранителя.
|
|
При анализе характеристик однотипных предохранителей селективность следует проверять при максимальном токе трехфазного короткого замыкания. Если селективность при этом токе обеспечена, она будет обеспечена и при всех меньших значениях токов.
У разнотипных предохранителей селективность следует проверять во всем диапазоне токов - от тока трехфазного короткого замыкания в месте установки дальнего предохранителя до поминального тока вставок.
Если защитные характеристики плавких вставок неизвестны, рекомендуется метод согласования характеристик предохранителей, основанный на сопоставлении площадей сечения плавких вставок с учетом материала, из которого они изготовлены.
Для проверки селективности по этому методу необходимо знать тип, материал и площадь сечения плавких вставок, между которыми производится согласование. Если площадь сечения плавкой вставки 1, расположенной ближе к источнику питания, s 1 , а вставки 2, расположенной дальше от источника питания, s 2 , то определяется отношение этих площадей
Полученное значение а сравнивается с данными табл. 2-1. Если а равно или больше величины, приведенной в таблице, то селективность между рассматриваемыми предохранителями обеспечивается.
|
|
Для селективного действия последовательно установленных вставок высокого напряжения типа ПК необходимо, чтобы их номинальные токи различались не менее чем на одну ступень шкалы.
При проверке селективности вставок по их защитным характеристикам в сети напряжением выше 1000 В следует иметь в виду, что их разброс регламентируется следующим образом: для любого времени отключения отклонения в величине тока не должны превосходить20%. Построение расчетных характеристик для таких предохранителей показано на рис. 2-5.
При проверке селективности предохранителей, установленных на разных сторонах трансформатора, следует учи тывать, что по предохранителям будут проходить токи разной величины.
где - коэффициент трансформации трансформатора. е) Выбор плавких вставок в схемах вторичных цепей Номинальный ток плавкой вставки, устанавливаемой в цепях оперативного тока или во вторичных цепях трансформаторов напряжения, принимается согласно следующему выражению:
где I H - максимальный ток нагрузки. Ток I H может быть определен непосредственным измерением в режиме, когда включены все реле и приборы, которые могут одновременно питаться от данных цепей напряжения или оперативного тока. Величину максимального тока нагрузки можно также определить расчетом по известным величинам потребления каждого реле и прибора. Например, для трансформатора напряжения, к зажимам вторичной обмотки которого, соединенной в звезду, подключены реле и приборы на фазные и междуфазные напряжения, максимальный ток нагрузки может быть с некоторым запасом определен по следующему выражению [Л. 86]:
где Р ф - потребление нагрузки, подключенной на фазные напряжения, В*А; -соответственно наибольшее и наименьшее потребление нагрузки, подключенной между двумя фазами, В*А; U ф - фазное напряжение, В. Для надежного сгорания вставки в случае короткого замыкания отношение тока короткого замыкания к ее номинальному току должно быть не меньше 5-10. Плавкие предохранители в цепях электромагнитов включения устанавливаются для защиты последних от длительного прохождения тока. Номинальный ток этих вставок принимается равным 0,3-0,4 максимального тока, проходящего в цепи включения.
