Особенности выбора автоматических выключателей в сетях до 1000 В



В статье представлены основные элементы защиты автоматических выключателей в сетях до 1000В, рассмотрены условия их выбора.

Ключевые слова: автоматический выключатель, время-токовая характеристика, расцепитель, селективность.

Между распределительной и магистральной сетью обязательно устанавливается автоматический выключатель (АВ). Этот аппарат защиты используется также на других участках электрической схемы для защиты проводников, электрооборудования и для других целей. Выбор аппаратов защиты и коммутации регламентируется нормативными документами [1]. Обычно условиями выбора автоматического выключателя считаются соответствие номинального напряжения АВ среднему напряжению сети и номинального тока АВ расчетному току защищаемого участка сети.

Для построения надежной защиты питающей сети этих условий недостаточно, так как в данном случае не учитываются особенности работы отдельных электроприемников, групп электроприемников, допустимый длительный ток проводников, селективность срабатывания различных АВ. Это может привести к ситуации, когда данный аппарат подвергнет опасности как оборудование, так и человеческие жизни.

Автоматический выключатель (АВ) — аппарат защиты, предназначенный для защиты электрической сети от аварийных режимов работы, таких как короткое замыкание и перегрузка. [2].

Автоматические выключатели содержат в себе такие элементы защиты, как электромагнитный расцепитель, защищающий электрическую цепь от токов короткого замыкания, и комбинированный расцепитель — в этом случае применяется также и тепловой расцепитель, защищающий цепь от перегрузки.

Тепловой расцепитель обеспечивает защиту электрической цепи от токов перегрузки. Неправильная отстройка теплового расцепителя может привести к ситуации, когда допустимый длительный ток линии больше тока срабатывания расцепителя, и в таком случае проводник выйдет из строя быстрее, чем сработает АВ.

Электромагнитный расцепитель обеспечивает защиту электрической цепи от токов короткого замыкания. Но без учета ударного тока короткого замыкания может произойти ситуация, при которой АВ выйдет из строя быстрее, чем сможет отключить поврежденный участок сети, так как номинальный размыкаемый ток короткого замыкания АВ будет меньше фактического ударного тока короткого замыкания на защищаемом участке.

Подбор модели защитного устройства производится по нескольким параметрам [3]:

1)Соответствие номинального напряжения автоматического выключателя

номинальному напряжению сети :

(1)

2) Соответствие номинального тока выключателя расчетному току защищаемой линии :

(2)

3) Токовую отсечку АВ (уставку расцепителей) отстраивают от пиковых токов электроприемника по выражению:

(3)

где - коэффициент надежности отстройки; 1,05- коэффициент, учитывающий, что в нормальном режиме напряжение может быть на 5 % выше номинального напряжения электроприемника; - коэффициент запаса; - коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в пиковом токе электроприемника; - коэффициент, учитывающий возможный разброс тока срабатывания отсечки относительно уставки; -ток срабатывания отсечки.

4) Автоматический контроль за перегрузкой электроприемников осуществляется тепловым(или аналогичным ему электронным)расцепителем АВ, поэтому уставку последнего выбирают из соображений допустимой перегрузки приемника и сети:

(4)

Коэффициент в пределах от 1,2 до 1,4 учитывает некоторый запас по току, неточность настройки и разброс срабатывания защиты.

В большинстве случаев выбор АВ сводится к проверке описанных выше первых двух условий. Однако при этом не учитывается еще несколько условий, одним из которых является селективность. По селективности защиту отстраивают от конечного потребителя:

(5)

где - собственное время отключения выключателя; - наибольшее время срабатывания предыдущей от источника питания защиты; - ступень селективности.

Соблюдение селективности необходимо для того, чтобы отдельный автоматический выключатель отключал поврежденную линию или потребитель, и при этом вводной (стоящий ближе к источнику) автоматический выключатель не обесточил все потребители сразу. Отстройку защиты по селективности производят регулировкой уставки расцепителей, либо же установкой АВ с различными типами характеристик срабатывания.

Зависимость времени расцепления автоматического выключателя от величины проходящего через него тока определяется по время-токовой характеристике, или сокращенно — ВТХ [4].

Рис. 1. Время-токовые характеристики [3]

График ВТХ представлен двумя кривыми: первая кривая (красная) — это характеристика АВ, находящегося в работе какое-то время, вторая кривая (синяя) — характеристика автомата состоянии, при котором через который АВ только начал протекать электрический ток.

Кроме того, каждая кривая имеет два участка: первый показывает плавное изменение времени срабатывания в зависимости от тока (характеристика теплового расцепителя), второй — резкое снижение времени срабатывания при увеличении кратности тока срабатывания (характеристика электромагнитного расцепителя).

ВТХ автоматов определяются следующими значениями [4]:

1) Ток мгновенного расцепления — минимальное значение тока, вызывающее автоматическое срабатывание выключателя без преднамеренной выдержки времени.

Ток мгновенного расцепления определяется так называемой «характеристикой расцепления». Можно выделить основные типы характеристик срабатывавния АВ: тип B (диапазон тока мгновенного расцепителя в пределах , тип C (диапазон тока мгновенного расцепителя в пределах , тип D (диапазон тока мгновенного расцепителя в пределах .

2) Условный ток нерасцепления — установленное значение тока, который автоматический выключатель способен проводить, не срабатывая, в течение заданного (условного) времени.

3) Условный ток расцепления — установленное значение тока, которое вызывает срабатывание автоматического выключателя в течение заданного (условного) времени.

Таким образом, от правильного выбора автоматических выключателей по условиям длительного допустимого тока, рабочего напряжения, чувствительности защиты и селективности зависит надежность и безопасность эксплуатации электрической сети. Выбор АВ по условиям подбора и с использованием ВТХ обеспечит надежную защиту электрической сети от аварийных режимов работы.

Литература:

1. ПУЭ-6 Правила устройства электроустановок (шестое издание, переработанное и дополненное) Главы, действующие в Республике Беларусь — Мн.: УП «ДИЭКОС», 2003. — 632 с.
2. Автоматические выключатели — устройство, характеристики. — Текст: электронный // Электрошкола.ру: [сайт].— URL: https://elektroshkola.ru/apparaty-zashhity/avtomaticheskie-vyklyuchateli/ (дата обращения: 20.03.2024).
3. Киреева Э. А. Электроснабжение цехов промышленных предприятий — М.: НТФ «Энергопресс», 2003.
4. Время-токовые характеристики (ВТХ) автоматов. — Текст: электронный // Электрошкола.ру: [сайт].— URL: https://elektroshkola.ru/apparaty-zashhity/vremya-tokovye-xarakteristiki-vtx-avtomaticheskix-vyklyuchatelej/ (дата обращения: 20.03.2024).