Методические указания к курсовому проектированию по курсу Проектирование систем электрификации идипломному проектированию по курсу
 Скачать 3.43 Mb.
|
|
6.4 Выбор аппаратов защиты Защитные аппараты предназначены для защиты потребителей электрической энергии от межфазных (и многофазных) коротких замыканий (межфазного пробоя изоляции), от однофазных (и многофазных) замыканий на корпус (пробой изоляции на корпус), длительной перегрузки по току, исчезновения или снижения питающего напряжения. Защита от токов короткого замыкания с минимально возможным временем отключения, отстроенная от пусковых токов осуществляется для всех электроприемников. Защита от перегрузки электроприемников при длительном режиме работы осуществляется для всех потребителей, кроме тех, для которых она маловероятна (Электродвигатели центробежных насосов и вентиляторов), для электродвигателей мощностью до 1 кВт. Защита от перегрузки не обязательна при кратковременном или повторно – кратковременном режиме работы. Для взрывоопасных помещений (мукомольные предприятия, табачные фабрики) защита электроприемников от перегрузки обязательна. Вместе с тем, аппараты защиты не должны срабатывать от пусковых токов. Минимальная защита от понижения напряжения устанавливается для потребителей включаемых в сеть при напряжении ниже номинального. Плавкие предохранители, как правило, применяют для защиты электроустановок от токов короткого замыкания, но они могут защитить электроустановки и от перегрузок. В этом случае защищаемые установки должны быть выбраны с запасом по пропускной способности, превышающим примерно на 25 % номинальный ток плавкой вставки. Предохранитель может обеспечить защиту электроустановок от перегрузки при условии, что его защитная характеристика располагается ниже тепловой характеристики защищаемой электроустановки. Плавкие вставки выдерживают токи, превышающие на 30 50 % их номинальные токи в течение 1 часа и более. При токах, превышающих номинальный ток плавких вставок на 60—100 %, они плавятся за время менее 1 часа. Наиболее распространенными предохранителями, применяемыми для защиты электроустановок напряжением до 1 кВ, являются: ПР — предохранитель разборный; НПН — насыпной предохранитель, неразборный; ПНР-2 — предохранитель насыпной, разборный. Номинальные токи предохранителей 15 1000 А. Плавкие вставки широко применяются для защиты трансформаторов до 2500 кВА при напряжениях до 10 кВ, электродвигателей, распределительных сетей и измерительных трансформаторов напряжения. Плавкие предохранители напряжением до 1 кВ выбирают по следующим параметрам и условиям: по номинальному напряжению плавкой вставки UНОМ ВСТ , которое не должно быть меньше напряжения, питающего установленное оборудование UНОМ УСТ : UНОМ ВСТ UНОМ УСТ , иначе после срабатывания плавкой вставки может произойти «перекрытие» (пробой) изоляции вставки и она не выполнит своих функций по отключению электрооборудования; по номинальному току плавкой вставки IНОМ ВСТ ; 3) по длительному максимальному (расчетному) току линии IР МАХ IНОМ ВСТ IР МАХ ; (6.1) по пусковому IПУСК или пиковому току IПИК : при защите ответвлений к одиночным асинхронным электродвигателей с короткозамкнутым ротором при нечастых пусках длительностью менее 2,5 с IНОМ ВСТ ( IПУСК / 2,5) ; (6.2) при защите линии, питающей силовую или смешанную нагрузку: IНОМ ВСТ ( IПИК / 2,5) ; (6.3) при защите ответвлений к одиночным асинхронным электродвигателей с короткозамкнутым ротором при длительных частых пусках: IНОМ ВСТ ( IПУСК / 1,6). (6.4) Если в цепи последовательно установлено несколько плавких вставок, для обеспечения селективности действия защиты (по условию которой при коротком замыкании срабатывать должен ближайший к точке короткого замыкания предохранитель), все последующие последовательно стоящие плавкие вставки в сетях напряжением до 1 кВ должны отличаться номинальными токами на 2 ступени от всех предыдущих. Достоинство плавких вставок: простота устройства, малая стоимость, быстрота срабатывания (менее периода) при коротких замыканиях, что позволяет предохранителям типа ПК ограничивать токи коротких замыканий. Недостатки плавких вставок: сложность отстройки от пусковых токов; срабатывание при токах, значительно превышающих номинальные значения плавких вставок, что не всегда обеспечивает селективность их срабатывания, защиту электрооборудования и безопасность его эксплуатации; срабатывание плавких вставок связано с возникающими при этом перенапряжениями; недостаточная предельная отключаемая мощность; большая вероятность однофазного отключения сети и последующая работа электрооборудования на двух фазах; невозможность быстрого восстановления питания; возможность переброски электрической дуги при перегорания предохранителя на другие фазы; возможность использования не калиброванных плавких вставок; значительный разброс ампер – секундных характеристик. Магнитные пускатели комплектуются тепловыми реле, для защиты от перегрузки. При токах, превышающих пусковые, сначала должен «сработать» (отключиться) автоматический выключатель, а затем магнитный пускатель или контактор. Автоматические выключатели предназначены для быстрой и надежной защиты проводов и кабелей электрических сетей от токов перегрузки и токов короткого замыкания. Они используются также для управления при нечастых включениях и отключениях. Автоматические выключатели снабжаются либо только тепловыми, либо только электромагнитными расцепителями, либо комбинированными расцепителями (тепловыми и электромагнитными). Тепловые расцепители осуществляют защиту от токов перегрузки, а электромагнитные — от токов короткого замыкания. Действие тепловых расцепителей автоматических выключателей основано на использовании нагрева биметаллической пластинки, изготовленной из спая двух металлов с различными коэффициентами теплового расширения. В расцепителе при токе, превышающем тот, на который они выбраны, одна из пластин при нагреве удлиняется больше и вследствие большего ее удлинения, они изгибается и воздействует на отключающий пружинный механизм, размыкая коммутирующее устройство автоматического выключателя. Тепловой расцепитель автоматического выключателя не защищает питающую линию или асинхронный двигатель от токов КЗ. Это объясняется тем, что тепловой расцепитель, обладая большой тепловой инерцией, не успевает нагреться за малое время существования тока КЗ. Электромагнитный расцепитель представляет собой электромагнит, который воздействует на отключающий пружинный механизм. Если ток в катушке превышает определенное, заранее установленное значение (ток трогания или ток срабатывания), то электромагнитный расцепитель отключает линию мгновенно. Настройку расцепителя на заданный ток срабатывания называют уставкой тока. Уставку тока электромагнитного расцепителя на мгновенное срабатывание называют отсечкой. Электромагнитные расцепители не реагируют на токи перегрузки, если они меньше уставки срабатывания. В зависимости от наличия механизмов, регулирующих время срабатывания расцепителей, автоматические выключатели разделяют на неселективные с временем срабатывания 0,02—0,1 с, селективные, с регулируемой выдержкой времени и токоограничивающие с временем срабатывания не более 0,005 с. Автоматические выключатели не имеют недостатков плавких предохранителей. При выборе автоматических выключателей используется их защитная (времятоковая) характеристика. По времятоковым характеристикам автоматического выключателя определяется выдержка времени теплового расцепителя при расчетных нагрузках и продолжительность кратковременных перегрузок. Автоматические выключатели на головном участке шинопровода выбирают по следующим параметрам и условиям: 1) по номинальному напряжениюUНОМ , которое не должно быть меньше напряжения, питающего установленное оборудование UНОМ УСТ : UНОМ UНОМ УСТ , иначе после срабатывания автоматического выключателя может произойти «перекрытие» (пробой) межконтактного промежутка автомата и он не выполнит своих функций по отключению электрооборудования; 2) по номинальному току расцепителя: IНОМ IР Ф IР МАХ; (6.5) где IР Ф расчетный ток форсированного (послеаварийного) режима; IР МАХ рабочий максимальный ток; 3) по номинальному току автоматического выключателя: IНОМ А IНОМ ; (6.6) 4) по току срабатывания расцепителя IСРАБ ; а) по пиковому току: IСРАБ 1,25 IПИК ; (6.7) где IПИК — кратковременный пиковый ток в линии при пуске двигателя. Для автоматических выключателей типа A3100 IСРАБ 1,5 IПИК ; б) проверка тока срабатывания расцепителя на отключение тока однофазного короткого замыкания — для сетей в невзрывоопасных и непожароопасных помещениях: для автоматического выключателя с обратнозависимой характеристикой I(1)К 3 IСРАБ ; (6.8) для автоматического выключателя с электромагнитным расцепителем I(1)К 1,1 IСРАБ ; (6.9) 5) по отключающей способности выключателя: I(3)К < IОТКЛ ; (6.10) где IОТКЛ предельный отключаемый автоматическим выключателем ток; I(3)К Ток трехфазного короткого замыкания; 6) по динамической стойкости токам трехфазного короткого замыкания: IДИН 1,3 I(3)У ; (6.11) где IДИН ток электродинамической стойкости авирматического выключателя; I(3)У ударный ток трехфазного короткого замыкания. Автоматические выключатели, имеющие только электромагнитную отсечку мгновенного действия, выбирают по току короткого замыкания в конце защищаемого участка с таким расчетом, чтобы расчетный (минимальный) ток короткого замыкания был в три раза больше тока срабатывания автоматического выключателя. Величину тока отсечки IОТС токовой защиты выключателей нагрузки определяют из выражения: IОТС I = [(1,3 IОТС) / k I ] = [(1.3 I ПУСК I НОМ ) / k I ] (6.12) где IНОМ номинальный ток электродвигателя; IПУСК = (IПУСК /IНОМ ) кратность пускового тока электродвигателя; k I коэффициент трансформации трансформатора тока. Выбор аппаратов защиты кабельных и воздушных линий и проводов осуществляют в соответствии с таблицей 6.5 Таблица 6.5 Выбор аппаратов защиты кабельных и воздушных линий и проводов
1 ЭДв Iпик= Iпуск = КIн. 2 5 ЭД Iпик.= Iпуск н.нб.+ Iрасч. Iн.нб . 5 ЭД Iпик.= Iпуск н.нб.+ Iрасч. К Iн.нб . Стандартный ряд плавких вставок дан в таблицах 6.6 и 6.7. Таблица 6.6 Стандартный ряд плавких вставок: (предохранителей) I ВР [А]
Таблица 6.7 Технические данные плавких вставок
Выключатели автоматические (АВ) предназначены для защиты электрических сетей от коротких замыканий, для защиты от перегрузок и недопустимых снижений напряжения сети. Расцепители, являясь составной частью автоматов контролируют заданный параметр и воздействуя на механизм привода (в основном пруженный) отключают автомат. Расцепители, защищающее главным образом от перегрузок имеет в качестве привода расцепителя тепловое реле нагревательные элементы и приводные биметаллические элементы. Расцепители, имеющие в качестве привода электромагнитное токовое реле, чувствительным элементом которого является токовые катушки, защищают главным образом от токов короткого замыкания. Примеюяются комбинированные автоматические выключатели с тепловым расцепителем и электромагнитной уставкой и автоматические выключатели с полупроводниковыми расцепителями.. Применяются расцепители минимального напряжения, отключающие цепи при напряжениях в сети ниже (0,3 0,7)Uном, нулевые, срабатывающие при напряжении сети ниже (0,10 0,35)Uном и максимальные токовые (электромагнитные), защищающие электрические цепи и электропотребилелей (кроме электродвигателей) от перегрузки.. Технические данные автоматических выключателей даны в таблицах 6.8 и6.6.9. Таблица 6.8 Технические характеристики автоматических выключателей серий ВА 51 – 31 ВА 75 – 47
Примечание. Обозначения условных сокращений: э/м у электромагнитная уставка; к тр кратность срабатывания теплового расцепителя. Таблица 6.9 Технические характеристики автоматических выключателей серий ВА 04 – 36 и ВА 04 – 36
В таблице 6.10 приведены основные технические характеристики автоматических выключателей серии А3700 с тепловыми и электромагнитными расцепителями и только с электромагнитными расцепителями. Таблица 6.10 – Трехполюсные автоматические выключатели (АВ) А3700 с тепловыми и электромагнитными расцепителями
Расцепитель автомата: электромагнитный защищает от тока КЗ, тепловой – от перегрузок, комбинированный – от КЗ и перегрузки, полупроводниковый – позволяет ступенями менять ток и время срабатывания. Минимальный расцепитель отключают автомат при снижении напряжения до (0,3 – 0,7) UНОМ. Нулевой расцепитель отключает автомат при (0,1 – 0,35) UНОМ. Независимые расцепители служат для дистанционного отключения автоматов, максимальные токовые – для защиты электрических цепей (кроме асинхронных электродвигателей) от перегрузки Автоматы распространенных серий приведены в таблице 6.11. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||