Vitasvet-led.ru

Витасвет Лед
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Токовые уставки автоматических выключателей

Токовые уставки автоматических выключателей

Небольшая статья о функциях максимальной токовой защиты, выборе минимального и максимального значения тока срабатывания аппарата МТЗ

Величина электрического тока – это, пожалуй, наиболее важный параметр работы электроустановки или электропривода. Превышение максимально допустимого значения тока может привести к разрушению проводников и выхода из строя оборудования.

Причиной возрастания тока может быть не только короткое замыкание, но и перегрузка в цепи. В любом случае, любая электрическая цепь нуждается в защите от возникновений в ней токов недопустимых значений, которую в электротехнике принято называть максимально-токовой защитой (МТЗ).

МТЗ цепей и оборудования реализуется с помощью таких элементов как автоматические выключатели , предохранители, плавкие вставки и, разумеется, максимально-токовые реле. Выбор номинала устройства или аппарата МТЗ – дело чрезвычайно ответственное.

Ошибка в этом выборе приведет к тому, что защита будет отличаться частыми ложными срабатываниями, либо попросту будет неэффективной, что само собой недопустимо.

Поэтому, оставив в стороне русское «авось», следует предельно точно рассчитать необходимый номинальный ток аппарата МТЗ. Минимальную величину «уставки» – тока срабатывания защиты – можно определить, исходя из мощности потребителей, включаемых в цепь на продолжительные промежутки времени.

Для однофазных потребителей, (например, для линии розеток домашней электропроводки), будет достаточно поделить суммарную мощность в ваттах на напряжение сети – 220 вольт. Коэффициентом мощности в квартире можно пренебречь, полагая нагрузку чисто активной.

Для трехфазных потребителей можно рассчитать ток в каждой фазе, пользуясь фазным напряжением и мощностью электроприемников, подключенных к этой фазе. Если МТЗ устанавливается для электродвигателя, то величину полученного электрического тока необходимо будет поделить на коэффициент мощности, примерно равный 0,7.

Таким образом, достаточно выбрать аппарат с номиналом, немного превышающим расчетное значение тока, и получим защиту от короткого замыкания. При этом, конечно, не надо забывать, что подавляющее большинство аппаратов МТЗ имеют возможность регулирования уставки в некоторых пределах вокруг номинала.

И, несмотря на то, что при проведении электромонтажных работ чаще всего и ограничиваются только выбором уставки МТЗ по максимальной нагрузке, нельзя пренебрегать и защитой от токов перегрузки. Очень важно соответствие характеристики автоматического выключателя типу потребителя.

Так для «розеточной» сети проводки, как правило, выбирается «автомат» на 25 ампер типа «С». Для сетей освещения, обычно устанавливается автоматический выключатель на 16 или 10 ампер. Такой вариант проверен практикой и, безусловно, подойдёт для защиты электропроводки большинства жилых или офисных помещений.

Тем не менее, для вводных автоматов и рубильников с плавкими вставками лучше определять и верхний предел уставки МТЗ. Ток короткого замыкания в цепи определяется косвенно: при отключенном электропитании фазная жила в конце кабельной линии соединяется с рабочей нулевой жилой.

Затем измеряется полное сопротивление образовавшейся петли «фаза-нуль». Фазное напряжение делится на измеренное сопротивление. Полученный результат и будет значением тока короткого замыкания. При этом для точных измерений, конечно лучше использовать не мультиметр, а специальный поверенный прибор, определяющий активное сопротивление с высокой точностью.

Токовые уставки автоматических выключателей

МЕХАНОТРОНИКА:

ПРОБЛЕМА ДАЛЬНЕГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ В СЕТЯХ 0,4 кВ

Сергей Гондуров, генеральный конструктор
Михаил Пирогов, начальник отдела системотехники
Илья Иванов, ведущий инженер отдела системотехники
ООО «НТЦ «Механотроника», г. Санкт-Петербург

Сети 0,4 кВ – важный узел в передаче электроэнергии от источника к потребителю. От его надежности напрямую зависит работа всех промышленных и сельскохозяйственных предприятий, электростанций и подстанций. Еще недавно проблема дальнего резервирования (ДР) сетей 0,4 кВ не имела качественного решения.

Осуществить резервирование в сети 0,4 кВ теми же методами, что и в высоковольтной сети не удавалось из-за существенного снижения тока короткого замыкания (КЗ) по мере удаления точки КЗ от источников питания.

Появление микропроцессорных устройств релейной защиты позволило решить проблему ДР в сетях 0,4 кВ благодаря реализации алгоритма, в основе которого лежит принципиально новая идея, ранее не существовавшая в мировой практике.

ТРАДИЦИОННАЯ МЕТОДИКА ВЫБОРА УСТАВОК

Рассмотрим проблему ДР на примере выбора уставок срабатывания защиты вводного выключателя подстанции 10/0,4 кВ мощностью 1000 кВА (рис. 1). Отметим, что в данном случае нагрузка Н1, Н2, Н3 не содержит в своем составе электродвигатели.

Рис. 1. Схема электроустановки

Уставки срабатывания защит выбираются в соответствии с рекомендациями [1].

Выбор уставок автоматического выключателя QF2 защиты электродвигателя

Токовая отсечка. Токовую отсечку выключателя отстраивают от пускового тока электродвигателя по выражению:

где K н – коэффициент надежности отстройки отсечки от пускового тока электродвигателя, принимается равным 1,5;
1,05 – коэффициент, учитывающий, что в нормальном режиме напряжение может быть на 5% выше U ном электродвигателя.

Читать еще:  Автоматический выключатель а3134 вес

Уставка срабатывания токовой отсечки составляет I с.о. ≥ 3528 А. Выдержка времени срабатывания минимальна и составляет 0,1 с.

Защита от перегрузки. Ток срабатывания защиты от перегрузки определяется из условия возврата защиты после окончания пуска или самозапуска электродвигателя по выражению:

где K н – коэффициент надежности, учитывающий запас по току, неточности настройки и разброс срабатывания защиты;
K в – коэффициент возврата защиты;
I ном – номинальный ток электродвигателя.

Для автоматических выключателей серии ВА с полупроводниковым расцепителем БПР: K в = 0,97÷0,98, K н =1,19÷1,32. По выражению (2) I с.п. = 1,25 · I ном = 400 А.

Время срабатывания защиты от перегрузки принимается из условия несрабатывания защиты при пуске или самозапуске электродвигателя и определяется по выражению:

где t с.п. – время срабатывания защиты при токе, равном пусковому;
t пуск – длительность пуска электродвигателя.

Время срабатывания защиты от перегрузки t с.п. = 4,5 с.

Выбор уставок срабатывания защит автоматических выключателей QF4, QF5

Токовая отсечка. Ввиду отсутствия на данном присоединении двигательной нагрузки, уставка срабатывания отсечки определяется по следующему выражению:

где K н – коэффициент надежности, для автоматических выключателей серии ВА составляет 1,5;
I раб.макс – максимальный рабочий ток присоединения, равный в данном случае I ном .

По выражению (4) находим I с.о. = 1,5 · I раб.макс =108 А.

Согласование с отсечками выключателей отходящих линий не производим ввиду их отсутствия.
Уставка времени срабатывания токовой отсечки выбирается минимальная – 0,1 с.

Защита от перегрузки. На данных присоединениях защита от перегрузки не используется, в связи с этим установлены автоматические выключатели, имеющие только электромагнитные расцепители.

Выбор уставок срабатывания защит автоматического выключателя QF3

Токовая отсечка. Определяется по двум условиям, из которых принимается наибольшее значение.
1-е условие: несрабатывание при максимальном рабочем токе. Определяется по выражению (4) и составляет:

2-е условие: согласование с отсечками выключателей отходящих линий. Определяется по выражению:

где K н.с. – коэффициент надежности согласования, равный 1,4;
I с.о.л. – наибольший из токов срабатывания отсечек выключателей отходящих линий, составляющий 108 А.

По выражению (5) I с.о. = 151 А.
Таким образом, наибольшее значение I с.о. =216 А.
Выдержка времени срабатывания отсечки определяется по выражению:

где t с.о.л. – выдержка времени срабатывания отсечки выключателя отходящей линии;
Δt – ступень селективности, равная 0,15 с.
Уставка выдержки времени срабатывания токовой отсечки t с.о. = 0,25 с.

Защита от перегрузки. На данном присоединении защита от перегрузки не используется.

Выбор уставок срабатывания защит автоматического выключателя QF1

Токовая отсечка. Выбор уставки срабатывания отсечки вводного автоматического выключателя определяется при полной нагрузке секции и электродвигателя с наибольшим пусковым током:

где K н – коэффициент надежности, равный 1,5;
– сумма максимальных рабочих токов электроприемников, кроме двигателя с наибольшим пусковым током;
I пуск.макс – наибольший пусковой ток.

По выражению (7) ток срабатывания отсечки вводного выключателя составляет I с.о. = 4356 А.
Согласование с отсечками выключателей отходящих линий определяется по выражению (5) и составляет I с.о. = 4939 А.
Из полученных значений выбираем максимальное I с.о. = = 4939 А.
Выдержка времени срабатывания отсечки определяется по выражению (6) и составляет t с.о. = 0,4 с.

Защита от перегрузки. Уставка защиты от перегрузки рассчитывается так же, как и для электродвигателя (2), однако вместо I ном используется максимальный рабочий ток, который с учетом допустимой перегрузки трансформатора 1,2 составляет I раб.макс = 1,2 · I н.т. = 1734 А.
По выражению (2) уставка срабатывания защиты от перегрузки I с.п. = 1,25 · I раб.макс =2167,5 А.
Время срабатывания защиты в 2 раза больше длительности пуска электродвигателей и составляет t с.п. = 2 · t пуск = 6 с.

Анализ выбранных уставок

Рассчитав токи КЗ [2], представим их в виде графика (рис. 2), где кривая указывает значение тока дугового двухфазного КЗ на кабельной линии ВВГ 3×70 + 1×35 по мере удаления от шин подстанции. Значения I с.о. и I с.п соответствуют значениям уставок срабатывания защит вводного выключателя QF1. На графике видно, что токовая отсечка вводного выключателя QF1, начиная с 84 м, не выполняет резервирование защит отходящего выключателя QF3. Защита от перегрузки также не удовлетворяет выбору проводников по условиям нагрева при КЗ [4] и нарушает требования п.1.4.16 ПУЭ [3]. Это означает, что при возникновении КЗ вне зоны резервирования защиты вводного выключателя QF1 и при отказе отходящего выключателя QF3 произойдет термическое повреждение кабеля по всей его длине, а в наихудшем случае – пожар в кабельных каналах.

Рис. 2. Токи КЗ на кабельной линии ВВГ 3×70 + 1×35 по мере удаления от шин подстанции

Пример расчета дан для простой схемы, в которой преобладает нагрузка с малой кратностью пускового тока. В более сложных случаях (наличие групп электродвигателей средней и большой мощности) уставки вводного выключателя увеличатся и, как следствие, зона ДР резко сократится (до 60–70 м).

Читать еще:  Для чего используются автоматические выключатели

Существующие автоматические выключатели различных производителей не способны решить эту проблему, так как принцип действия их защит одинаков: сравнение действующего значения тока с уставкой, которая должна быть отстроена от токов пуска и самозапуска. Основная причина появления зон, в которых защита вводного выключателя не способна резервировать отходящие выключатели, – резкое, в отличие от сетей среднего и высокого напряжения, снижение токов КЗ по мере удаления от источника питания, а также большие пусковые токи электродвигателей.

Защита ДР должна быть построена с учетом этих явлений и выполняться на принципах, точно определяющих факт возникновения КЗ, а не факт превышения током КЗ уставки. Благодаря появлению блоков цифровой релейной защиты это стало осуществимо.

АЛГОРИТМ ДАЛЬНЕГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ

Впервые алгоритм ДР отказов защит выключателей был реализован А. В. Беляевым и М. А. Эдлиным в блоках БМРЗ-0,4 в 2000 г.

Многолетний опыт эксплуатации показал, что ДР в БМРЗ-0,4 надежно срабатывает при всех видах КЗ, достоверно определяет и не срабатывает при пусках или самозапусках электродвигателей, а также при повреждениях в высоковольтной сети. Алгоритм ДР основан на анализе переходного процесса, возникающего при КЗ, пусках или самозапусках электродвигателей. В основу алгоритма заложен анализ активного тока при возникновении КЗ в кабельных линиях и реактивного в случае пуска или самозапуска электродвигателей.

Особенность алгоритма ДР – анализ не абсолютных величин токов, а их производных, что существенно увеличивает зоны резервирования, ограниченные минимальным диапазоном измерения цифрового устройства, и позволяет с высокой точностью определить границу зоны ДР вне зависимости от нормируемых погрешностей измерений. Принцип функционирования данного алгоритма требует детального рассмотрения в отдельной статье.

Сегодня БМРЗ-0,4 – это единственное в мире устройство, которое проверено эксплуатацией и натурными испытаниями с реальными КЗ, выполняющее ДР отказов защит выключателей 0,4 кВ. Блоки БМРЗ-0,4 широко применяются на объектах нефтегазовой промышленности и в процессе эксплуатации зарекомендовали себя как надежное и качественное комплексное решение по защите и автоматике подстанции.

ВЫВОДЫ

В каждом проектном или эксплуатационном случае требуется проверка зон ДР для предотвращения пожаров в кабельных каналах. Проверку необходимо проводить для всех схем с кабельными линиями длиной более 60 метров.
Существующие модели автоматических выключателей не могут обеспечить ДР по принципу действия защиты.
Многолетний опыт эксплуатации доказал, что блоки БМРЗ-0,4 позволяют решить актуальную проблему ДР благодаря применению принципиально нового алгоритма.

ЛИТЕРАТУРА

© ЗАО «Новости Электротехники»
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Автоматический выключатель АЕ 2056

В общем случае маркировка выглядит так:
АЕ 20ХХ Х ХХХ У3 ХХА ХХIn, где:

АЕ 20 — условное обозначение серии выключателя;
Х — номинальный ток корпуса выключателя, принимает значение:
4 — до 63 ампер;
5 — до 125 ампер;
6 — выключатель на 160А.
Х — условное обозначение встроенных расцепляющих устройств, принимает значение:
3 — только с электромагнитн ым расцепителем;
6 — комбинированный расцепитель;
P — поставляется без расцепителей (короче говоря, работает рубильником).
Х — принимает значение буквы М (модернизация выключателя) или она отсутствует.
ХХХ — три цифры обозначают наличие или отсутствие вспомогательных контактов, независимого расцепителя и регулировки теплового расцепителя соответственно:
первая цифра 1, 2, 3 или 4 — нет вспомогательных контактов, 1NO, 1NC или 1NO+1NC соответственно;
вторая цифра 0 или 2 — нет или есть независимый расцепитель соответственно;
третья буква O или P — отсутствие или наличие регулировки.
У3 — единственное климатическое исполнение и категория размещения.
ХХА — значение номинального тока теплового расцепителя (In) в амперах (от 10 до 160 ампер).
ХХIn — электромагнитный расцепитель приводит к размыкании контактов при достижении током КЗ значения 10 или 12 от In.

Описываемые автоматические выключатели:
АЕ 20 – маркировка серии автоматических выключателей;
56 – автоматы на номинальные токи 80А, 100А и 125А; классическое сочетание электромагнитного и теплового расцепителей;
М – условная маркировка модернизированного выключателя;
100 – все три цифры выделяют отсутствие вспомогательных контактов, независимого расцепителя, а также регулировки и температурной компенсации соответственно.
У3 – климатическое исполнение У; категория размещения 3 согласно ГОСТ 15150-69 .
80А – номинальный ток, А.
10 In – уставка по току срабатывания, фактически на порядок выше значения In.

Места использования выключателя АЕ 2056

Расцепители токов автоматического выключателя АЕ 2056

Для расцепления цепи при коротком замыкании применяется электромагнитный расцепитель моментального действия. При возникновении перегрузки срабатывает тепловой расцепитель с обратнозависимой выдержкой времени.

Читать еще:  Тип координации автоматического выключателя

Электромагнитный расцепитель разъединяет сеть:

  • за 0,2 секунды, если присутствует нагрузка любых 2-х полюсов, значением 1,2 от токовой уставки;
  • после отсчёта 0,2 с, если на двух полюсах присутствует 0,8 нагрузки от токовой уставки;
  • во время отсчёта 0,2 секунд, когда каждый полюс по отдельности нагружен 1,3 значения токовой уставки.

Устройство и работоспособность выключателя АЕ 2056 на 80А и 100А

Автоматический выключатель АЕ 2056 складывается из корпуса, коммутирующего узла (подвижные и неподвижные контакты), теплового и ЭМ расцепителей, механизма управления, дугогасительных камер, зажимов для медных или алюминиевых проводников. В других исполнениях дополнительно комплектуется независимым расцепителем и / или вспомогательными контактами.

Механизм управления спроектирован для незамедлительного замыкания и размыкания главных контактов. Как и в других автоматических выключателях, реализован следующий принцип:

  • знак «I» — положение «Включено»;
  • знак «О» — положение «Выключено».
  • при автоматическом срабатывании ручка оказывается в среднем положении, для повторного включения автомата, его сначала взводят («О») и затем замыкают контакты («I»).

Запрос на получение информации

Для получения оперативного и исчерпывающего ответа заполните, пожалуйста, данную форму.

Время-токовые характеристики автоматических выключателей

Пример конструкции автоматического выключателя

Модульный автоматический выключатель ВА-47 производства фирмы ИЭК.

2 – винтовые клеммы;

3 – подвижный контакт;

4 – неподвижный контакт;

5 – тепловой расцепитель (биметаллическая пластина, нагрев которой происходит за счет выделения тепла при прохождении через нее тока нагрузки, дополнительный нагревательный элемент отсутствует);

6 – регулировочный винт для настройки тока срабатывания (в процессе изготовления);

7 – электромагнитный расцепитель (катушка);

8 – дугогасительная камера;

9 – защелка для фиксации на DIN-рейке.

Автоматические выключатели могут иметь следующие время-токовые характеристики:

· зависимую от тока характеристику времени срабатывания (только тепловой расцепитель);

· независимую от тока характеристику времени срабатывания (только электромагнитный или полупроводниковый расцепитель без выдержки времени);

· ограниченно зависимую от тока двухступенчатую характеристику времени срабатывания (имеет тепловой и электромагнитный или полупроводниковый расцепитель с выдержкой времени и без нее);

· трехступенчатую защитную характеристику (такие выключатели имеют только полупроводниковый расцепитель).

Модульные автоматические выключатели с номинальным током меньше 63 А делятся на следующие типы по току мгновенного расцепления:

ТипДиапазон
Вот 3 Iн до 5 Iн
Cот 5 Iн до 10 Iн
Dот 10 Iн до 50 Iн

У отдельных производителей существуют дополнительные кривые отключения –K и Z.

Пунктирная линия – это верхняя граница время-токовых характеристик автоматических выключателей с номинальным током до 32 А включительно.

Из-за допусков при изготовлении и погрешности при настройке тока срабатывания автоматических выключателей их время-токовые характеристики изображаются не одной линией, а двумя, которые ограничивают зону возможных токов и времени срабатывания расцепителей автоматического выключателя. Тепловые и электромагнитные расцепители, как правило, не имеют регулировок и ток их срабатывания (уставка) настраивается при изготовлении автоматического выключателя.

Полупроводниковые расцепители позволяют регулировать свои уставки в процессе настройки и эксплуатации, что осуществляется изменением параметров элементов схемы расцепителя.

С помощью микропроцессорного расцепителя можно выполнить настройку всех участков время-токовой характеристики автоматического выключателя, а также осуществить дополнительно защиту от однофазных КЗ в трехфазных сетях и дифференциальную защиту. На участке срабатывания защиты от токов КЗ микропроцессорный расцепитель позволяет добавить во время-токовую характеристику область с временем срабатывания зависимым от тока (I 2 t).

С помощью автоматических выключателей с микропроцессорными расцепителями можно осуществить логическую селективность, когда эти автоматические выключатели соединяются друг с другом в одну ЛВС и обмениваются данными по определенному протоколу. В таком случае необходимость срабатывания того либо иного выключателя определяется на программном уровне в зависимости от значений токов, проходящих через эти автоматические выключатели.

Время-токовые характеристики микропроцессорных расцепителей также имеет некоторую зону из-за наличия допусков и погрешностей при выборе уставок.

Регулирование уставок расцепителей можно выполнить только в определенных диапазонах.

Существуют две категории автоматических выключателей:

· выключатели категории А, у которых не предусмотрена какая>либо выдержка времени при отключении. Обычно к этой категории относятся выключатели в литом корпусе. Между данными автоматическими выключателями можно реализовать, например, токовую селективность;

· выключатели категории Б (англ. «В»), у которых для обеспечения временной селективности существует возможность установить выдержку времени (до 1 с).

|следующая лекция ==>
Расцепители автоматических выключателей|Уровни электроснабжения

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector