Места установки аппаратов защиты. Понятие об избирательной работе защиты.

Аппараты защиты следует размещать так, чтобы:

1) обеспечивалось удобство обслуживания; 

2) отсутствовала возможность их механических повреждений;

3) при операциях с ними или при их действии не возникала опасность для обслуживающего персонала;

4) они были доступны для обслуживания только квалифицированному персоналу, если у них имеются открытые токоведущие части;

5) обеспечивалась селективность (избирательность) их действия. Это значит, что при КЗ на каком-либо участке сети должен сработать защитный аппарат только этого поврежденного участка. Например, на рисунке 8 показана схема защиты сети предохранителями. Говорят, что селективность обеспечивается, если в КЗ в точке К раньше других перегорает плавкая вставка предохранителя  F2, рассчитанная на меньший ток(I_{ПЛ.ВСТ.2}<I_{ПЛ.ВСТ.1}).

       Селективность выполняется, если:

1) предохранители F 1 и F 2 одного типа и токи их плавких вставок отличаются на две или более ступени шкалы;                                   2) предохранители F 1 и F 2 разного типа и токи их плавких вставок отличаются на три или более ступеней шкалы.

       Если для защиты линий, идущих от подстанции к распределительным пунктам, используются автоматы, то для обеспечения селективности они должны иметь выдержку времени перед срабатыванием. Такие автоматы так и называют селективными.

Рисунок 8 – Схема защиты сети предохранителями.

Урок №18

Тема: «Защита электрических сетей в установках напряжением до 1 кВ».

 

3. Выбор предохранителей.

 

Предохранитель предназначен для защиты от токов КЗ. Он состоит из патрона и плавкой вставки. Основными характеристиками предохранителя являются:

1) номинальное напряжение предохранителя U_НОМ.ПР;

2) номинальный ток предохранителя (патрона) I_{НОМ.ПАТР};

3) номинальный ток плавкой вставки I_ПЛ.ВСТ – это наибольший ток при длительном протекании которого вставка не плавится.

Выбор предохранителей производят по условиям:

U_НОМ.ПР U_СЕТИ

I_{НОМ.ПАТР} I_Р

I_ПЛ.ВСТ I_Р

I_ПЛ.ВСТ

К=2,5 – при легких условиях пуска двигателя;

К=1,6 – при тяжелых условиях пуска двигателя.

U _СЕТИ –напряжение сети;

I _Р – максимальный расчетный ток (см. Урок №8);

I _ПИК – пиковый ток (см. Урок №15).

Последнее условие не используется при выборе предохранителей для электроустановок, не имеющих пускового тока, например, для печей и т.п.

Для сварочных трансформаторов ток плавкой вставки выбирают по условию:

I_ПЛ.ВСТ 1,2*I_НОМ*

Время срабатывания предохранителя зависит от величины тока. Чем больше отношение  (где I_K – ток КЗ), тем быстрее сгорает вставка и тем лучше, т.к. то КЗ не успевает оказать разрушающее действие на электрическую сеть. Поэтому можно сделать вывод: I_ПЛ.ВСТ следует выбирать как можно меньшим.

Надежная защита сети обеспечивается, если выполняется условие:

 - для помещений с невзрывоопасной средой;

 - для помещений с взрывоопасной средой.

Расчет тока КЗ не прост и может занять значительное время, поэтому было установлено, что указанное выше условие можно не проверять, если выполняется следующее:

 - для сетей, не требующих защиты от перегрузки;

 - для сетей, требующих защиты от перегрузки при отсутствии взрывоопасной среды или при использовании кабелей с бумажной изоляцией;

 - для остальных сетей, требующих защиты от перегрузки;

где I _Д – длительно допустимый ток проводника, который защищается этим предохранителем.

 

4. Выбор автоматов

 

Автоматический выключатель (автомат) представляет собой сочетание выключателя и расцепителя. Расцепитель – это специальное реле, которое отключает автомат, когда ток превышает определенное значение. Расцепители бывают следующих видов:

1) тепловой – защищает от перегрузок;

2) электромагнитный – защищает от КЗ;

3) комбинированный – состоит из теплового и электромагнитного.

Основными характеристиками автоматов являются:

1) номинальное напряжение автомата U_НОМ.А;

2) номинальное ток автомата I_НОМ.А;

3) номинальное ток расцепителя I_{НОМ.РАСЦ} – это ток, при длительном протекании которого, расцепитель не срабатывает;

4) ток уставки расцепителя I_УСТ.Т, I_УСТ.Э – это наименьший ток, при котором срабатывает расцепитель.

Выбор автоматов производят по условиям:

U_НОМ.А U_СЕТИ

I_НОМ.А I_Р

I_{НОМ.РАСЦ} I_Р

I_УСТ.Т Z*I_Р

I_УСТ.Э (1,2¸1,3)*I_ПИК

Z=1,25 – для одного ЭП;

Z=1,1 – для группы ЭП.

Надежная защита сети обеспечивается, если выполняется условие:

 -для помещений с невзрывоопасной средой;

 -для помещений с взрывоопасной средой.

Если автомат имеет только электромагнитный расцепитель, то должно выполняться:

 - при I_НОМ.А 100 А;

 - при I_НОМ.А>100 А.

Также как и в случае с предохранителями расчет тока КЗ можно не производить, если выполняется следующее:

,

где I _Д – длительно допустимый ток проводника, который защищается этим автоматом;

а – коэффициент, значение которого определяется по таблице 4.

Таблица 4 – Значение коэффициента а

Тип расцепителя  автомата	Сеть, защищаемая от КЗ и перегрузок			Сеть, защищаемая только от КЗ
	Проводники с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией		Кабели с бумажной изоляцией
	взрывоопасные помещения	Невзрывоопасные помещения
только электромагнитный	0,8	1	1	4,5
тепловой нерегулируемый	1	1	1	1
тепловой регулируемый	1	1	1,25	1,25

 

Урок №19

Практическое занятие №3 – Выбор защитных аппаратов для электроустановок напряжением до 1 кВ.

 

Задача №1

Для привода механизма используется асинхронный двигатель (АД), который имеет следующие технические данные: Р_НОМ=45 кВт; h_НОМ=91%; cosj_НОМ=0,9; l_П=7,5. Выбрать предохранители для защиты данного двигателя, если известно, что для питания используется кабель марки АВВГ.

Решение:

1. Определяем номинальный ток двигателя:

2. Соблюдая условие I_НОМ I_Д по таблице 2.8 стр. 43 /1/ принимаем сечение кабеля равным 50 мм² - I_Д=110*0,92=101,2 А.

3. Определяем пусковой ток ЭП:

I_ПУСК=l_П* I_НОМ=7,5*83,5=626 А

4. Определяем расчетный ток плавкой вставки:

I_{ПЛ.ВСТ.РАСЧ}=

5. Соблюдая условия U_НОМ.ПР U_СЕТИ; I_{НОМ.ПАТР} I_НОМ; I_ПЛ.ВСТ  I_{ПЛ.ВСТ.РАСЧ} по таблице 3.5 стр.139 /2/ выбираем предохранитель типа ПН2 – 400, для которого I_{НОМ.ПАТР}=400 А, I_ПЛ.ВСТ=300 А.

6. Вычисляем отношение: ,

значит, предохранители обеспечивают надежную защиту.

 

Задача №2

Решить задачу №1 при условии, что для защиты двигателя используется автомат.

Решение:

1. Определяем номинальный ток двигателя:

2. Соблюдая условие I_НОМ I_Д по таблице 2.8 стр. 43 /1/ принимаем сечение кабеля равным 50 мм² - I_Д=110*0,92=101,2 А.

3. Определяем пусковой ток ЭП:

I_ПУСК=l_П* I_НОМ=7,5*83,5=626 А

4. Соблюдая условия U_НОМ.А U_СЕТИ; I_НОМ.А I_НОМ; I_{НОМ.РАСЦ} I_НОМ; I_УСТ.Т 1,25*I_НОМ; I_УСТ.Э 1,2*I_ПУСК по таблице 3.7 стр.146 – 151 /2/ выбираем автомат типа А3710Б, для которого I_НОМ.А=160 А, I_{НОМ.РАСЦ}=100 А, I_УСТ.Т=125 А, I_УСТ.Э=1600 А.

5.  Находим отношение: ,

значит, автомат обеспечивает надежную защиту.

Заметим, что в таблице 3.7 стр.146 – 151 /2/ не указано значение тока уставки теплового расцепителя I _УСТ.Т. Однако, известно, что для автоматов серии А3700 значение этого тока в 1,25 раза превышает номинальный ток расцепителя I _{НОМ.РАСЦ}, а поскольку в рассмотренном примере I _{НОМ.РАСЦ} =100 А, то I _УСТ.Т =1,25*100=125 А. Узнать во сколько раз превышает ток уставки теплового расцепителя номинальный ток расцепителя для автоматов других типов можно по таблице 24 – 4 стр.598 – 604 /3/. По этой же таблице можно узнать во сколько раз превышает ток уставки электромагнитного расцепителя номинальный ток расцепителя для автоматов разных типов. Это может быть необходимо, когда в таблице, по которой вы производите выбор автомата, отсутствует значение I _УСТ.Э.

Задача №3

 

Стационарный сварочный трансформатор имеет следующие технические данные: S_НОМ=100 кВА; ПВ=25%. Выбрать предохранители, если известно, что питание осуществляется проводами марки АПВ, проложенными в трубе.

Решение:

1. Определяем номинальный ток ЭП:

2. Так как ПВ 40% и ориентировочно сечение больше 10 мм², то его выбор производим по условию: I_НОМ . По таблице 2.7 стр. 42 /1/ выбираем сечение 35 мм², для которого

3. Определяем расчетный ток плавкой вставки:

I_{ПЛ.ВСТ.РАСЧ}=1,2*I_НОМ* =1,2*151,9* =91,14 А.

4. Соблюдая условия U_НОМ.ПР U_СЕТИ; I_{НОМ.ПАТР} I_НОМ; I_ПЛ.ВСТ  I_{ПЛ.ВСТ.РАСЧ} по таблице 3.5 стр.139 /2/ выбираем предохранитель типа ПН2 – 250, для которого I_{НОМ.ПАТР}=250 А I_ПЛ.ВСТ=100 А.

5. Вычисляем отношение: ,

значит, предохранители обеспечивают надежную защиту.

 

Задача №4

Нагревательное устройство имеет следующие данные: Р_НОМ=17 кВт; cosj_НОМ=0,95. Выбрать предохранители, если для питания используются провода марки АПВ, проложенные в трубе.

Решение:

1. Определяем номинальный ток ЭП:

2. Соблюдая условие I_НОМ I_Д по таблице 2.7 стр. 42 /1/ принимаем сечение проводов равным 4 мм² - I_Д=28 А.

3. Соблюдая условия U_НОМ.ПР U_СЕТИ; I_{НОМ.ПАТР} I_НОМ; I_ПЛ.ВСТ  I_НОМ по таблице 3.5 стр.139 /2/ выбираем предохранитель типа НПН – 60М, для которого I_{НОМ.ПАТР}=60 А, I_ПЛ.ВСТ=35 А.

4. Вычисляем отношение: ,

значит, предохранители обеспечивают надежную защиту.

 

 

Таблица 3 – Исходные данные к домашней контрольной работе №3 по электроснабжению

№ вар	Задача №1,2				Задача №3
	РНОМ, кВт	cosjном	hном, %	lП	SНОМ, кВА	ПВ, %	РНОМ, кВт	cosjном
1	100	0,88	90,5	7	-	-	5	0,95
2	75	0,88	90	6,5	10	15	-	-
3	55	0,9	90	7	-	-	10	0,95
4	40	0,9	89	7	10	25	-	-
5	30	0,9	88,5	7	-	-	15	0,95
6	22	0,9	87,5	7	10	40	-	-
7	17	0,9	87	7	-	-	20	0,95
8	13	0,88	87,5	7	10	60	-	-
9	10	0,88	87	7	-	-	25	0,95
10	7,5	0,88	85,5	7	16	15	-	-
11	5,5	0,88	85	7	-	-	30	0,95
12	4	0,88	84	7	16	25	-	-
13	3	0,88	82	7	-	-	35	0,95
14	55	0,78	90	6	16	40	-	-
15	40	0,76	89,5	6	-	-	40	0,95
16	30	0,84	89,5	6	16	60	-	-
17	22	0,83	88,5	6	-	-	7	1
18	17	0,8	88	6	25	15	-	-
19	13	0,79	87	6	-	-	12	1
20	10	0,77	84,5	6	25	25	-	-
21	7,5	0,76	83	6	-	-	17	1
22	5,5	0,7	83	6	25	40	-	-
23	4	0,7	82	5,5	-	-	22	1
24	3	0,7	78	4,5	25	60	-	-
25	2,2	0,7	76,5	4,5	-	-	27	1
26	40	0,73	88	5,5	40	15	-	-
27	30	0,73	87,5	5,5	-	-	32	1
28	22	0,73	87	5,5	40	25	-	-
29	17	0,72	86	5,5	-	-	37	1
30	90	0,76	93	5	40	40	-	-
31	75	0,73	92,5	5	-	-	42	1
32	55	0,71	91,5	5	40	60	-	-