Выбор и расчет защит электрических сетей и электроприемников на напряжение до 1 кВ

Основными видами защит электрических сетей и электроприемников напряжением до 1 кВ являются защиты от перегрузки и токов короткого замыкания (КЗ). Защита от токов КЗ должна осуществляться для всех электрических сетей и электроприемников.В качестве аппаратов защиты применяются автоматические выключатели и предохранители.Для защиты электродвигателей от перегрузки и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз, применяются также тепловые реле магнитных пускателей.Выбор аппаратов защиты (предохранителей, автоматов) выполняется с учетом следующих основных требований:

Надежное отключение токов КЗ в сети напряжением до 1 кВ обеспечивается в том случае, если отношение наименьшего однофазного расчетного тока КЗ () к номинальному току плавкой вставки предохранителя (I _н.вст) или расцепителя автоматического выключателя (I _н.р), имеющего обратнозависимую от тока характеристику будет не менее 3, а во взрывоопасных зонах соответственно:

(1.24)

При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель (отсечку), для автоматов с номинальным током до 100 А кратность тока КЗ относительно уставки тока мгновенного срабатывания (I _ер.р) должна быть не менее 1,4, а для автоматов с номинальным током более 100 А - не менее 1,25.Однако, в сетях, защищаемых только от токов КЗ (не требующих защиты от перегрузки), за исключением протяженных сетей, допускается не выполнять расчетной проверки кратности токов КЗ к токам защитных аппаратов, если обеспечено согласование защитного аппарата с допустимым током защищаемого проводника.

Выбор плавких вставок предохранителей Номинальный ток плавкой вставки предохранителя определяется по величине длительного расчетного тока (I _р):

I _н.вст ³ I _р, (1.25)

и по условию перегрузок пиковыми токами

I _н.вст ³ I _п / a, (1.26)

где I _n- пиковый (максимальный кратковременный) ток; a - коэффициент кратковременной тепловой перегрузки; a =2,5 - для легких пусков с длительностью пуска до 5 с, а также при редких пусках (насосы, вентиляторы, станки и т.п.) и при защите магистрали; a =2 - для тяжелых условий пуска, а также при частых (более 15 раз в час) пусках (краны, дробилки, центрифуги и т.п.); a =1,6 - для ответственных электроприемников.При выборе предохранителя для одиночного электроприемника в качестве I _р принимается его номинальный ток i _н, а в качестве I _n- пусковой ток i _пуск. Для линий, питающих группу электроприемников, максимальный пиковый ток определяется:

где - пусковой ток электроприемника или группы одновременно включаемых электроприемников, при пуске которых кратковременный ток линии достигает наибольшей величины; - длительный расчетный ток, определяемый без учета рабочего тока пускаемых электроприемников.При отсутствии данных о количестве одновременно пускаемых электроприемников пиковый ток линии может быть определен по формуле:

I _п = i _п.max +(I _p – k _и i _нп), (1.28)

где i _n.max – наибольший пусковой ток электроприемника группы; I _p- расчетный по нагреву ток группы электроприемников; i _нп – номинальный ток электроприемника с наибольшим пусковым током; k _и – коэффициент использования электроприемника с наибольшим пусковым током.

Номинальный ток плавкой вставки предохранителя, защищающего ответвление к сварочному аппарату, выбирается из соотношения:

(1.29)

где i _нс - номинальный ток сварочного аппарата при паспортной продолжительности включения (ПВ).Выбранные плавкие вставки должны обеспечивать также селективность (избирательность) срабатывания. Это значит, что при КЗ на каком-либо участке сети должна перегореть плавкая вставка предохранителя только этого поврежденного участка. В общем случае защита считается селективной, когда характеристики срабатывания аппаратов защиты последовательно расположенных в цепи с учетом зон разброса характеристик не пересекаются.Учитывая, что разница во времени срабатывания плавких вставок с ростом тока КЗ и в области больших токов КЗ уменьшается, а также тот фактор, что с многократным повторением циклов нагрева время срабатывания предохранителя высшей ступени может уменьшаться, для обеспечения селективности срабатывания каждый предохранитель на схеме сети по мере приближения к ИП должен иметь плавкую вставку не менее чем на две ступени выше, чем предыдущий.

Выбор расцепителей автоматических выключателей Номинальные токи расцепителей выбирают по длительному расчетному току линии: I _н.р ³ I _р. (1.30)Ток срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинированного расцепителя (I _ср.э) проверяется по пиковому току линии I _кр: