Предохранители. Выбор, маркировка и расчет предохранителей электрического оборудования. Виды предохранителей. Условия выбора предохранителя
Плавкие предохранители выбирают по следующим условиям:
3.1. По номинальному напряжению . Номинальное напряжение предохранителей U п p .ном. должно быть, как правило, равно номинальному напряжению электроустановки
U п p .ном. ≥ U уст.ном.
3.2. По номинальному току плавкой вставки . Номинальный ток плавкой вставки I пв.ном. должен быть выбран по следующим условиям:
I пв. ном. ≥ К н ·I р.max.
I пв. ном. ≥ I max. /α
где: I р. max . – максимальный рабочий ток сети, защищаемый предохранителем;
I max . – максимальный ток сети при включении электроприемников, у которых пусковые токи значительно превышают номинальные;
К н ·– коэффициент надежности, принимаемый для линий, питающих лампы накаливания и нагревательные приборы 1,0; люминесцентные лампы – 1,25; лампы ДРЛ – 1,1.
α – коэффициент, зависящий от пускового режима защищаемых электродвигателей и типа плавкого предохранителя.
При защите линии, к которой подключен один двигатель
I max . =К i I эд.ном.. = I пуск.
где К i – кратность пускового тока двигателя.
При защите предохранителем линии, к которой присоединено несколько приемников:
где K o – коэффициент одновременности;
– сумма рабочих токов всех приемников за исключением одного, у которого разность между пусковым и номинальным токами наибольшая
I пуск. – пусковой ток исключенного из суммы двигателя.
При выборе плавких вставок безынерционных предохранителей (ПН, НПН, НПР) для защиты короткозамкнутых электродвигателей с мягкими условиями пуска (длительность пуска 2...5 с) α = 2,5; с тяжелым режимом пуска α = 1,6; для малоинерционных предохранителей (ПР-2) при легком режиме пуска α = 3,0; при тяжелом α = 2,0; при частых пусках (15 и более в час) двигателей с легким режимом пуска плавкие вставки нужно выбирать как для тяжелого режима.
Предохранители, выбранные по этим условиям, защищают короткозамкнутые двигатели только от коротких замыканий.
Ток плавкой вставки предохранителя ПКТ-10 кВ для защиты трансформаторов выбирается по 3 условиям:
1) при отстройке от рабочего максимального тока
I пв.ном. ≥ К н ·I р. max .ВН.
где К н ·= 1,25 – коэффициент надежности;
2) при отстройке от броска тока намагничивания трансформатора при его включении под напряжение
I пв.ном. ≥ 1,5...2,0·I т.ном.
3) при отстройке от кратковременного тока при пуске крупных электродвигателей.
Если эти расчеты не производятся, значения токов плавких вставок выбирается по мощности трансформаторов по табл. 18.8 (при U с.ном. = 10 кВ).
| S т.ном. кВА | ||||||||
| I пв.ном., А |
3.3. По селективности защиты.
Для проверки селективности действия плавких предохранителей, а также для согласования их с работой релейной защиты составляют карты селективности. При установке однотипных предохранителей напряжением до 1000 В селективность будет соблюдена, если плавкие вставки каждых двух последовательно включенных предохранителей отличаются не меньше, чем на две ступени по шкале номинальных токов плавких вставок, а предохранителей высокого напряжения с кварцевым заполнителем – на одну ступень. Технические данные предохранителей до 1000 В приводятся в табл. 5.2. и на рис. 5.1, 5.2., с. 28-30 , а выше 1000 В с, 206-210 .
3.4. По предельно отключаемому току предохранителя.
I пр.откл.. ≥ I"
где I пр.откл.. – предельно отключаемый ток ;
I" – сверхпереходный ток короткого замыкания в месте установки предохранителя.
Плавкие вставки на стороне выше 1000 В проверяют на селективность с аппаратом защиты со стороны 0,4. кВ .
3.5. Проверка выбранного предохранителя на срабатывание при токах короткого замыкания.
Выбранный предохранитель проверяется на срабатывание при минимальном токе короткого замыкания и надежное отключение линии. В сетях 380/220 В такой ток вытекает при однофазном коротком замыкании в конце линии. Согласно требований ПУЭ:
или коэффициент чувствительности
3.6. Плавкая вставка должна перегорать за 10 с. при токе, превышающем номинальный ток плавкой вставки в 2,5 раза. Существует связь между номинальным током плавкой вставки и диаметром медной проволоки d, мм;
Желательно проверить эту величину на стенде. Подавая ток в 2,5 раза больше I пв.ном... ,она должна расплавиться за 10 с. Диаметр медной проволоки определяется ориентировочно:
где I пв.ном. – номинальный ток плавкой вставки, А.
После чего желательна также проверка вобранного диаметра на время сгорания плавкой вставки. Подбор или калибровка предохранителя производится до тех пор, пока время перегорания будет не более 10 с, при I=2,5 I пв.ном Имеются таблицы диаметра медной проволоки для замены предохранителей с различным значением I пв.ном.
Пример 1. Магистральная линия силовой сети промышленного предприятия напряжением 380/220 В питает группу электродвигателей. Линия прокладывается в помещении бронированным трехжильным кабелем с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией при температуре окружающей среды 25°С. Длительный расчетный ток линии составляет 100 А, а кратковременный ток при пуске двигателей 500 А. Пуск легкий.
Необходимо определить номинальный ток плавких вставок предохранителей типа ПН2, защищающих линию, и выбрать сечение кабеля для следующих условий:
а) производственное помещение невзрывоопасное и непожароопасное, линия должна быть защищена от перегрузки;
б) помещение пожароопасное, линия должна быть защищена от перегрузки;
в) линия должна быть защищена только от токов КЗ.
Решение. Определяем величину номинального тока плавких вставок предохранителей, защищающих линию, по длительному току: I вст = 100 А, по кратковременному току: I вст = 500/2,5 = 200 А. Предохранитель типа ПН2-250 с плавкой вставкой на 200 А.
1. Для кабеля с бумажной изоляцией, защищаемого от перегрузки и проходящего в невзрывоопасном и непожароопасном помещении, значение коэффициента защиты k з = 1. При этом длительно допустимая токовая нагрузка на кабель I доп = k зI з = 1х200 = 200 А.
Подбираем трехжильный кабель на напряжение до 3 кВ с алюминиевыми жилами сечением 120 мм 2 для прокладки на воздухе, для которого допустимая нагрузка I доп = 220 А.
2. Для кабеля, проходящего в пожароопасном помещении и защищаемого от перегрузки k2 = 1,25, тогда I доп = 1,25, I3 = 1,25х 200 = 250 А. В этом случае сечение кабеля принимаем равным 150 мм 2 , I доп = 255 А.
3. Для кабеля, защищаемого только от токов КЗ, получим при k з = 0,33 допустимый ток I доп = 0,33I вст = 0,33 х 200 = 66 А, что соответствует сечению кабеля 50 мм и I доп = 120.
Пример 2. От шин главного распределительного щита получает питание силовой распределительный щит с автоматическими выключателями, к которому присоединяются шесть асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Электродвигатели 3 и 4 установлены во взрывоопасном помещении класса В1а, остальные электродвигатели, распределительные пункты и пусковая аппаратура - в помещении с нормальной средой. Технические данные электродвигателей приведены в табл. 1 .
Табл. 1. Технические данные электродвигателей
Режим работы двигателей исключает возможность длительных перегрузок, условия пуска легкие, самозапуск крупных двигателей исключен. Один из двигателей (1 или 2) находится в резерве, остальные двигатели могут работать одновременно.
Рис. 2. Схема к примеру 2
Требуется определить номинальные токи расцепителей автоматических выключателей и выбрать сечения проводов и кабеля из условий нагрева и соответствия токам расцепителей.
Решение. Так как температура воздуха в помещениях равна 25°С, то поправочный коэффициент k п = 1, что учитывается при выборе сечений проводов и кабеля.
Линия к электродвигателю 1 (или 2). Выбираем комбинированный расцепитель (автоматический выключатель типа А3710Б на 160 А по длительному току линии I д = 73,1 А, равному в данном случае номинальному току электродвигателей (табл. 1 ).
При выборе номинального тока электромагнитного расцепителя автоматического выключателя, встроенного в шкаф, следует учитывать тепловой поправочный коэффициент 0,85. Таким образом, I ном эл =73,1/0,85 = 86 А.
Выбираем расцепитель с номинальным током 100 А и током мгновенного срабатывания 1600 А.
Устанавливаем невозможность срабатывания автомата при пуске: I ср.эл= 1,25х 437 = 550 А, 1600 А > 550 А.
Подбираем одножильный провод с алюминиевыми жилами марки АПРТО сечением 25 мм 2 , для которого допустимая токовая нагрузка равна 80 А. Проверяем выбранное сечение по коэффициенту защиты аппарата. Так как в автоматических выключателях серии A3700 ток уставки не регулируется, то кратность допустимого тока линии должна определяться по отношению к номинальному току расщепителя, в данном случае равному 100 А. Находим значение k з для сетей, не требующих защиты от перегрузки для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависимой от тока характеристикой k з=1.
Подставляя числовые значения в соотношение kзI з = 1х100 А >I доп = 80 А, находим, что требуемое условие не выполняется.
Поэтому окончательно выбираем сечение провода равным 50 мм 2 /I доп = 130 А, для которого условие I доп >k зI з выполняется, так как 130 А > 1 х 100 А.
Линия к электродвигателю 3. Двигатель 3 установлен во взрывоопасном помещении класса В1а, в связи с чем:
1) за расчетный ток при выборе сечения линии принимается номинальный ток двигателя, увеличенный в 1,25 раза;
2) не разрешается применение проводов и кабелей с алюминиевыми жилами; следовательно, линия от магнитного пускателя до электродвигателя должна быть выполнена проводом с медными жилами (марки ПРТО).
Линия к электродвигателю 4. Сечение провода ПРТО от магнитного пускателя до двигателя принято равным 2,5 мм 2 , так как меньшее сечение для силовых сетей во взрывоопасных помещениях не допускается ПУЭ.
Линии к электродвигателям 5 и б. Расчетный ток линии определяется суммой токов двигателей 5 и 6.
Магистральная линия. Расчетная длительно допустимая токовая нагрузка линии определяется суммой токов всех электродвигателей, за исключением тока одного из электродвигателей (1 или 2): I дл = 73,1 + 69 + 10,5 + 2 х 7,7 = 168 А. Кратковременная токовая нагрузка определяется из условий пуска двигателя 3, у которого толчок пускового тока наибольший: I кр = 448 + 73,1 + 10,5 + 2 х 7,7 = 547 А.
Выбираем электромагнитный расцепитель автоматического выключателя АВМ-4С на 400 А по длительному току линии из условия I ном = 400 А >I дл = 168 А.
Кратковременная токовая нагрузка определяется из условий пуска двигателя 3, у которого толчок пускового тока наибольший:
I кр = 448+73,1 + 10,5+ 2-7,7 = 547 А.
Выбираем ток срабатывания по шкале, зависимой от тока характеристики, 250 А и по шкале, не зависимой от тока характеристики (отсечка с выдержкой времени) 1600 А.
Устанавливаем невозможность срабатывания автоматического выключателя при пуске двигателя 3I срэл= 1,25I кр, 1600 > 1,25х547 = 682 А.
По длительному току линии I дл = 168 А подбираем трехжильный кабель с алюминиевыми жилами на напряжение до 3 кВ сечением 95 мм 2 , с допустимой нагрузкой 190 А.
Для сетей, не требующих защиты от перегрузки, при токе срабатывания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой, обратно зависимой от тока характеристикой I ср.эл = 250 А и k2 = 0,66, I доп > k3I з = 190 > 0,66 х 250 = 165 А.
Следовательно, требуемое условие выполняется. Расчетные данные примера приведены в табл. 2.
Выбор плавких вставок предохранителей и расцепителей автоматических выключателей
Номинальные токи плавких вставок предохранителей и расцепителей автоматических выключателей, служащих для защиты отдельных участков сети от токов короткого замыкания и перегрузок, следует выбирать по возможности минимальными, но не меньшими расчётного тока нагрузки защищаемой линии
где I вс - номинальный ток плавкой вставки предохранителя;
I а - номинальный ток расцепителя автоматического выключателя,
I р - расчётный ток линии.
При этом допустимая длительная нагрузка на провода в сетях должна составлять не менее 125% номинального тока защитного аппарата.
В сетях, не требующих защиты от перегрузки, защитные аппараты должны иметь по отношению к допустимым длительным токовым нагрузкам на провода следующую кратность:
номинального тока плавких вставок предохранителей - не более чем в 3 раза;
номинального тока расцепителей автоматов - не более чем в 1,5 раза.
Для защиты линий, подводящих ток к отдельным короткозамкнутым электродвигателям, номинальный ток плавкой вставки предохранителя выбирается из условий:
I n - пусковой ток электродвигателя, который равен номинальному току электродвигателя, умноженному на кратность пускового тока
где I н - номинальный ток электродвигателя;
к - кратность пускового тока, принимаемая по каталожным данным.
Для защиты линии, питающей несколько электродвигателей, плавкая вставка выбирается из условий:
где Σ I н - сумма расчётных токов всех одновременно работающих электродвигателей, равная расчётному току в линии;
I ннд - расчётный ток наибольшего по мощности электродвигателя из числа работающих;
I пнд - пусковой ток наибольшего по мощности электродвигателя.
При этом обязательно должно соблюдаться следующее условие:
Автоматические выключатели всех типов должны выбираться по расчётному току защищаемой линии.
Аппараты защиты располагают по возможности в таких доступных местах, в которых исключена возможность их механического повреждения.
Аппараты защиты нужно устанавливать там, где сечение проводника уменьшается (по направлению к местам потребления электроэнергии), или там, где это необходимо по условиям защиты, непосредственно в местах присоединения защищаемого проводника к питающей линии.
При защите сетей предохранителями последние устанавливаются:
а) на всех нормально незаземлённых полюсах или фазах;
б) в нулевых и нейтральных проводниках двухпроводных линий, и нормальных помещениях с сухими плохо проводящими полами (в жилых, конторских, учебных, лечебных, торговых и складских помещениях).
В нулевых и нейтральных проводниках двухпроводных ответвлений от этажных щитков на лестничных клетках жилых зданий установка предохранителен не требуется.
Запрещается устанавливать предохранители в нулевых и нейтральных проводниках трёх- и четырёхпроводных линий и в нулевых проводниках двухпроводных линий, где требуется заземление.
При защите сетей автоматическими выключателями максимальные расцепители должны устанавливаться во всех нормально незаземлённых фазах или полюсах.
Примечание . Нормы таблицы учитывают осветительную и бытовую нагрузку квартир, а также осветительную нагрузку лестниц и проходов с соответствующими коэффициентами спроса.
Коэффициенты спроса (к с
а) Номинальное напряжение
Номинальное напряжение предохранителей и их плавких вставок U ВС.НОМ независимо от места установки должно выбираться равным номинальному напряжению сети Uc:
Действительное напряжение сети не должно превышать номинального напряжения предохранителя больше чем на 10%. Установка предохранителей на меньшее номинальное напряжение, чем напряжение сети, не допускается во избежание возникновения короткого замыкания, так как изоляция каждого предохранителя рассчитана на определенное напряжение.
Установка предохранителей на большее номинальное напряжение, чем напряжение сети, также не рекомендуется. Дело в том что длина плавкой вставки для обеспечения надежного гашения дуги, возникающей при ее перегорании, тем больше, чем выше напряжение. С увеличением длины плавкой вставки, имеющей тот же номинальный ток, изменяются условия гашения дуги и ухудшается защитная характеристика вставки.
б) Предельно отключаемый ток
Предельно отключаемый ток плавкой вставки I вс.пр. должен быть равен или больше максимального расчетного тока короткого замыкания I к.з.макс. , проходящего по цепи, защищаемой предохранителем. Если это условие не будет выполнено, дуга, возникающая при перегорании плавкой вставки, может не погаснуть, а предохранитель в результате ее длительного горения разрушится. Таким образом, вторым условием является
в) Номинальный ток
Номинальный ток плавкой вставки следует во всех случаях выбирать минимальным [Л. 8]. При этом плавкая вставка не должна перегорать при прохождении по ней максимального длительного тока нагрузки I н.макс, что обеспечивается при соблюдении следующего условия:
Величина коэффициента зависит от характера нагрузки. Так, при постоянной нагрузке (например, освещение) = 1,1 1,2.
При переменной нагрузке плавкая вставка не должна также перегорать при кратковременных перегрузках, когда в защищаемой сети проходит ток, превышающий максимальный ток длительной нагрузки. Кратковременные перегрузки могут быть вызваны пуском или самозапуском электродвигателей, технологическими перегрузками механизмов, вращаемых электродвигателями, и другими причинами. Перегорание предохранителей в указанных случаях недопустимо, так как перегрузки по прошествии небольшого времени (2-10 с) ликвидируются и восстанавливается нормальный режим.
Для выполнения этого условия номинальный ток плавкой вставки выбирают таким, чтобы при прохождении по ней тока перегрузки I пер. время ее перегорания было больше времени перегрузки. Практически для выполнения этого условия номинальный ток плавкой вставки выбирается упрощенным методом согласно следующему выражению [Л. 8, 13]:
При частых пусках электродвигателей с легкими условиями пуска выбор плавкой вставки производят по коэффициенту для тяжелых условий.
Этот метод не учитывает инерционности некоторых типов плавких вставок и уменьшения тока перегрузки в процессе пуска и самозапуска электродвигателей. Поэтому номинальный ток плавкой вставки, выбранный согласно (2-4), получается, как правило, завышенным, вследствие чего предохранитель не защищает оборудование от перегрузки и является только защитой от коротких замыканий.
В жилых домах, бытовых и общественных помещениях, т. е. там, где сети не находятся постоянно под наблюдением квалифицированного персонала, плавкие вставки должны удовлетворять следующему условию [Л. 8]:
где I доп.пр. - длительно допустимый ток провода.
После выбора номинального тока необходимо убедиться, что плавкая вставка надежно защищает участок сети, на котором она установлена. При коротком замыкании в наиболее удаленной точке сети плавкая вставка должна надежно и быстро перегорать. Кратность тока однофазного короткого замыкания в сетях с заземленной нейтралью и двухфазного короткого замыкания в сетях с изолированной нейтралью должна быть не менее 3 по отношению к номинальному току плавкой вставки.
В сетях, защищенных только от коротких замыканий, допускается не выполнять расчетной проверки тока короткого замыкания для оценки надежности перегорания плавкой вставки, если ее номинальный ток превышает длительно допустимый ток защищаемого участка сети не более чем в 3 раза.
г) Особенности выбора плавких вставок в сетях 380-500 В
К выбору предохранителей, защищающих электродвигатели напряжением 380 и 500 В, предъявляется дополнительное требование, чтобы время перегорания плавкой вставки не превышало 0,15-0,2 с [Л. 96]. Это требование определяется следующими соображениями: на электродвигателях 380 и 500 В последовательно с плавкими предохранителями устанавливаются контакторы и магнитные пускатели, с помощью которых осуществляются пуск и остановка электродвигателей. Эти аппараты удерживаются во включенном положении специальными электромагнитами (см. гл. 11), которые питаются от напряжения сети.
|
При исчезновении или понижении напряжения, например, вследствие короткого замыкания магнитные пускатели и контакторы отпадают. При коротком замыкании в электродвигателе плавкая вставка должна перегореть раньше, чем отпадет магнитный пускатель или контактор. В противном случае контакты магнитного пускателя или контактора будут размыкать ток короткого замыкания, на что они не рассчитаны.
Как показали специальные испытания и опыт эксплуатации, если время перегорания плавкой вставки не превышает 0,15-0,2 с, то может происходить лишь небольшое оплавление контактов, позволяющее вновь включить контактор. Замены контактов при этом не требуется.
По защитными характеристикам плавких вставок можно определить, что они перегорают за время 0,15-0,2 с при токах короткого замыкания, превышающих в 10- 15 раз номинальный ток плавкой вставки:
Величина тока короткого замыкания на выводах электродвигателя зависит от мощности питающего трансформатора, длины и сечения соединительного кабеля.
На рис. 2-2 в качестве примера построены кривые для определения тока трехфазного короткого замыкания в сети 380 В, питающейся от трансформатора мощностью 750 кВ*А (u K = 8%) при разной длине и сечении кабеля, имеющего медные жилы.
В случае, если электродвигатель питается от групповой сборки, расчетная длина кабеля определяется по следующему выражению:
где l к.дв - длина кабеля, питающего электродвигатель; l к.сб - длина кабеля, питающего сборку; s K. дв, s K сб - соответственно сечения кабелей двигателя и сборки.
На том же графике (рис. 2-2) построена прямая 1 для определения допустимого номинального тока плавких вставок типов НПН, НПР, ПР1 согласно (2-8) в зависимости от величины тока короткого замыкания при t п.п. 0,2 с.
С помощью кривых, приведенных на рис. 2-2, выбор плавкой вставки для электродвигателей 380 В, удовлетворяющей условию (2-7), может быть выполнен в следующей последовательности:
А) По известной длине и сечению кабеля, питающего электродвигатель, определяется ток трехфазного короткого замыкания на его выводах. При наличии групповой сборки определяется расчетная длина кабеля согласно (2-8).
Б) Из точки А, определяющей величину тока короткого замыкания, проводится линия до пересечения с прямой 1. Точка Б определяет номинальный ток плавкой вставки, удовлетворяющий условию (2-7).
Если величина тока короткого замыкания превышает 2 000 А, I вс.ном следует выбирать максимально допустимым по условию согласования действия предохранителя с магнитным пускателем или контактором (I вс.ном = 200 А).
Таким образом, номинальный ток плавкой вставки, устанавливаемой на электродвигателях 380-500 В или па личин, питающей группу двигателей, выбирается по условиям (2-3), (2-4), (2-7) и принимается ближайшим большим по шкале стандартных номинальных токов.
Если I вс.ном, определенный согласно (2-4), превышает 200 А, необходимо устанавливать автоматические выключатели, так как плавкая вставка с номинальным током 200 А является предельной по условию селективности работы контактора и предохранителя.
д) Селективность
Одно из основных условий выбора предохранителей обеспечение селективности их действия между собой и с релейной защитой.
Это означает, что в случае повреждения, например, одного из электродвигателей (в точке К на рис. 2-3) должен перегореть только предохранитель П 3 и не должны перегорать предохранители П 1 , и П 2 , а также не должна срабатывать релейная защита РЗ, установленная на выключателе. Иначе говоря, для правильной ликвидации повреждений все последовательно установленные предохранители и релейная защита должны быть селективны.
Для проверки селективности необходимо сопоставить характеристики плавких вставок во всем диапазоне токов, возможных как при перегрузках, так и при коротких замыканиях.
Защитная характеристика предохранителя может быть задана заводом-изготовителем в двух видах: либо как полное время отключения, равное сумме времен плавления вставки и горения дуги, либо отдельно как время плавления и время горения дуги. Строго говоря, при проверке селективности двух последовательно включенных предохранителей следовало бы сравнивать время плавления вставки, установленной ближе к источнику питания, с полным временем отключения вставки, установленной дальше от источника питания. На практике же обычно используют одинаковые характеристики полного времени отключения, поскольку время
Горения дуги невелико, а разбросы времени плавления и отключения перекрывают неточность расчетов.
При выполнении расчетов следует учитывать возможный разброс характеристик из-за отклонения размеров вставки, состояния контактов и поверхностей вставок, температуры окружающей среды и других факторов. Разброс защитных характеристик предохранителей на напряжение ниже 1 000 В достигает 50%. Такой разброс и следует принимать при проверке селективности плавких вставок.
Для проверки селективности заводские характеристики плавких вставок перестраивают в расчетные, как показано на рис. 2-4. Возможные времена отключения при определенных токах находятся в пределах области, ограниченной построенными кривыми. В соответствии с возможной погрешностью ±50% селективность между двумя смежными предохранителями обеспечивается, если определенное по заводской характеристике время перегорания большего предохранителя не менее чем в 3 раза превышает время перегорания по характеристике меньшего предохранителя [Л. 8, 13].
|
В наиболее распространенных случаях допускается принимать пониженное значение разброса времен отключения ±25 %, допуская при этом в редких случаях возможность неселективной работы предохранителей. В этом случае селективность между смежными предохранителями обеспечивается, если определенное по заводской характеристике время перегорания большего предохранителя не менее чем в 1,7 раза превышает время перегорания по характеристике меньшего предохранителя [Л. 40].
При анализе характеристик однотипных предохранителей селективность следует проверять при максимальном токе трехфазного короткого замыкания. Если селективность при этом токе обеспечена, она будет обеспечена и при всех меньших значениях токов.
У разнотипных предохранителей селективность следует проверять во всем диапазоне токов - от тока трехфазного короткого замыкания в месте установки дальнего предохранителя до поминального тока вставок.
Если защитные характеристики плавких вставок неизвестны, рекомендуется метод согласования характеристик предохранителей, основанный на сопоставлении площадей сечения плавких вставок с учетом материала, из которого они изготовлены [Л. 13].
Для проверки селективности по этому методу необходимо знать тип, материал и площадь сечения плавких вставок, между которыми производится согласование. Если площадь сечения плавкой вставки 1, расположенной ближе к источнику питания, s 1 , а вставки 2, расположенной дальше от источника питания, s 2 , то определяется отношение этих площадей
Полученное значение а сравнивается с данными табл. 2-1. Если а равно или больше величины, приведенной в таблице, то селективность между рассматриваемыми предохранителями обеспечивается.
|
Для оценки селективности действия двух последовательно включенных предохранителей можно также руководствоваться следующим правилом [Л. 13]. Для двух однотипных предохранителей, установленных в сети напряжением до 1000 В, селективность будет обеспечена, если их вставки отличаются не менее чем на две ступени шкалы номинальных токов.
Для селективного действия последовательно установленных вставок высокого напряжения типа ПК необходимо, чтобы их номинальные токи различались не менее чем на одну ступень шкалы.
При проверке селективности вставок по их защитным характеристикам в сети напряжением выше 1000 В следует иметь в виду, что их разброс регламентируется следующим образом: для любого времени отключения отклонения в величине тока не должны превосходить 20%. Построение расчетных характеристик для таких предохранителей показано на рис. 2-5.
При проверке селективности предохранителей, установленных на разных сторонах трансформатора, следует учи тывать, что по предохранителям будут проходить токи разной величины.
где - коэффициент трансформации трансформатора. е) Выбор плавких вставок в схемах вторичных цепей
Номинальный ток плавкой вставки, устанавливаемой в цепях оперативного тока или во вторичных цепях трансформаторов напряжения, принимается согласно следующему выражению:
где I H - максимальный ток нагрузки.
Ток I H может быть определен непосредственным измерением в режиме, когда включены все реле и приборы, которые могут одновременно питаться от данных цепей напряжения или оперативного тока. Величину максимального тока нагрузки можно также определить расчетом по известным величинам потребления каждого реле и прибора.
Например, для трансформатора напряжения, к зажимам вторичной обмотки которого, соединенной в звезду, подключены реле и приборы на фазные и междуфазные напряжения, максимальный ток нагрузки может быть с некоторым запасом определен по следующему выражению [Л. 86]:
где Р ф - потребление нагрузки, подключенной на фазные напряжения, В*А; -соответственно наибольшее и наименьшее потребление нагрузки, подключенной между двумя фазами, В*А; U ф - фазное напряжение, В.
Для надежного сгорания вставки в случае короткого замыкания отношение тока короткого замыкания к ее номинальному току должно быть не меньше 5-10.
Плавкие предохранители в цепях электромагнитов включения устанавливаются для защиты последних от длительного прохождения тока. Номинальный ток этих вставок принимается равным 0,3-0,4 максимального тока, проходящего в цепи включения.
Межремонтный срок для предохранителей не определен. Предохранители ремонтируют обычно одновременно с остальным оборудованием подстанции и при выявлении дефектов, требующих их устранения. Плановый ремонт начинается с очистки от пыли и грязи опорных изоляторов с контактами и патрона. Затем путем внешнего осмотра проверяют целость фарфоровой изоляции и армировки латунных колпачков на торцах патронов. Треснутые опорные изоляторы и патроны заменяют, а нарушенную армировку восстанавливают. Проверяют также плотность соприкосновения контактных поверхностей колпачков или ножей с пружинящими контактами. При необходимости подгибают контактные зажимы и железную скобу. Если медь зажимов в результате перегрева потеряла упругость, контакты заменяют. Нажимая на цилиндрический указатель срабатывания предохранителя ПКТ, проверяют легкость его движения внутрь патрона. При необходимости предохранитель заменяют. Кроме того, проверяют качество соединений предохранителей с ошиновкой. Плохой контакт вызывает превышение допустимой температуры контактных зажимов патрона, плавкой вставки и может привести к ошибочному срабатыванию предохранителя. В процессе ремонта необходимо проверить соответствие номинального напряжения и тока предохранителя напряжению и максимально допустимому току перегрузки защищаемой установки или участка сети, так как в противном случае могут быть ошибочные отключения или повреждения защищаемой установки. Перезарядку предохранителей с кварцевым наполнителем выполняют в ремонтных мастерских в соответствии с заводской инструкцией. При ремонте предохранителей ПК следует осмотреть фарфор и армировку на торцах патрона и латунных колпачков. Поврежденную армировку восстановить. Проверить плотность соприкосновения контактных поверхностей латунных колпачков или ножей с пружинным неподвижным контактом. Плотность соприкосновения достигается подгибанием контактных зажимов. Если контакт от перегрева потерял упругость, его заменяют. Указатель срабатывания состоит из металлической крыши с втулкой, внутри которой помещена спиральная пружина. Один конец закреплен к дну втулки, второй - к головке указателя и снабжен небольшим крючком, который зацепляют на находящуюся внутри указателя проволоку, которая, перегорая, выбрасывает головку. Проверяют контактные соединения с ошиновкой. В конструкции предохранителя с кварцевым заполнением предусмотрена многократная перезарядка, которая выполняется квалифицированным персоналом в ремонтных мастерских согласно заводским инструкциям. Целостность плавкой вставки проверяют контрольной лампой. Полноту засыпки кварцевого песка проверяют легким встряхиванием. Старый песок оставляют в исключительных случаях, если он не спекся и не отсырел (влажность меньше 0,05 %). Размер песчинок должен быть 0,5- 1 мм. Колпачки крепят на цементном растворе (марки 400-500), чтобы не допустить проникновения влаги в патрон.
4.4 Условия выбора предохранителей.
а) Номинальное напряжение. Номинальное напряжение предохранителей и их плавких вставок U ВС.НОМ независимо от места установки должно выбираться равным номинальному напряжению сети.
б) Предельно отключаемый ток. Предельно отключаемый ток плавкой вставки I вс.пр. должен быть равен или больше максимального расчетного тока короткого замыкания I к.з.макс. , проходящего по цепи, защищаемой предохранителем. Если это условие не будет выполнено, дуга, возникающая при перегорании плавкой вставки, может не погаснуть, а предохранитель в результате ее длительного горения разрушится. Таким образом, вторым условием является
в) Номинальный ток. Номинальный ток плавкой вставки следует во всех случаях выбирать минимальным. При этом плавкая вставка не должна перегорать при прохождении по ней максимального длительного тока нагрузки I н.макс При переменной нагрузке плавкая вставка не должна также перегорать при кратковременных перегрузках, когда в защищаемой сети проходит ток, превышающий максимальный ток длительной нагрузки. Кратковременные перегрузки могут быть вызваны пуском или самозапуском электродвигателей, технологическими перегрузками механизмов, вращаемых электродвигателями, и другими причинами. Перегорание предохранителей в указанных случаях недопустимо, так как перегрузки по прошествии небольшого времени (2-10 с) ликвидируются и восстанавливается нормальный режим. Для выполнения этого условия номинальный ток плавкой вставки выбирают таким, чтобы при прохождении по ней тока перегрузки I пер. время ее перегорания было больше времени перегрузки.
Это означает, что в случае повреждения, например, одного из электродвигателей (в точке К на рис. 2-3) должен перегореть только предохранитель П 3 и не должны перегорать предохранители П 1 , и П 2 , а также не должна срабатывать релейная защита РЗ, установленная на выключателе. Иначе говоря, для правильной ликвидации повреждений все последовательно установленные предохранители и релейная защита должны быть селективны.Для проверки селективности необходимо сопоставить характеристики плавких вставок во всем диапазоне токов, возможных как при перегрузках, так и при коротких замыканиях.
Защитная характеристика предохранителя может быть задана заводом-изготовителем в двух видах: либо как полное время отключения, равное сумме времен плавления вставки и горения дуги, либо отдельно как время плавления и время горения дуги. Строго говоря, при проверке селективности двух последовательно включенных предохранителей следовало бы сравнивать время плавления вставки, установленной ближе к источнику питания, с полным временем отключения вставки, установленной дальше от источника питания. На практике же обычно используют одинаковые характеристики полного времени отключения, поскольку время горения дуги невелико, а разбросы времени плавления и отключения перекрывают неточность расчетов.
При выполнении расчетов следует учитывать возможный разброс характеристик из-за отклонения размеров вставки, состояния контактов и поверхностей вставок, температуры окружающей среды и других факторов. Разброс защитных характеристик предохранителей на напряжение ниже 1 000 В достигает 50%. Такой разброс и следует принимать при проверке селективности плавких вставок.
Для проверки селективности заводские характеристики плавких вставок перестраивают в расчетные, как показано на рис. 2-4. Возможные времена отключения при определенных токах находятся в пределах области, ограниченной построенными кривыми. В соответствии с возможной погрешностью ±50% селективность между двумя смежными предохранителями обеспечивается, если определенное по заводской характеристике время перегорания большего предохранителя не менее чем в 3 раза превышает время перегорания по характеристике меньшего предохранителя.
|
|
При анализе характеристик однотипных предохранителей селективность следует проверять при максимальном токе трехфазного короткого замыкания. Если селективность при этом токе обеспечена, она будет обеспечена и при всех меньших значениях токов.
У разнотипных предохранителей селективность следует проверять во всем диапазоне токов - от тока трехфазного короткого замыкания в месте установки дальнего предохранителя до поминального тока вставок.
Если защитные характеристики плавких вставок неизвестны, рекомендуется метод согласования характеристик предохранителей, основанный на сопоставлении площадей сечения плавких вставок с учетом материала, из которого они изготовлены.
Для проверки селективности по этому методу необходимо знать тип, материал и площадь сечения плавких вставок, между которыми производится согласование. Если площадь сечения плавкой вставки 1, расположенной ближе к источнику питания, s 1 , а вставки 2, расположенной дальше от источника питания, s 2 , то определяется отношение этих площадей
Полученное значение а сравнивается с данными табл. 2-1. Если а равно или больше величины, приведенной в таблице, то селективность между рассматриваемыми предохранителями обеспечивается.
|
|
Для селективного действия последовательно установленных вставок высокого напряжения типа ПК необходимо, чтобы их номинальные токи различались не менее чем на одну ступень шкалы.
При проверке селективности вставок по их защитным характеристикам в сети напряжением выше 1000 В следует иметь в виду, что их разброс регламентируется следующим образом: для любого времени отключения отклонения в величине тока не должны превосходить20%. Построение расчетных характеристик для таких предохранителей показано на рис. 2-5.
При проверке селективности предохранителей, установленных на разных сторонах трансформатора, следует учи тывать, что по предохранителям будут проходить токи разной величины.
где - коэффициент трансформации трансформатора. е) Выбор плавких вставок в схемах вторичных цепей Номинальный ток плавкой вставки, устанавливаемой в цепях оперативного тока или во вторичных цепях трансформаторов напряжения, принимается согласно следующему выражению:
где I H - максимальный ток нагрузки. Ток I H может быть определен непосредственным измерением в режиме, когда включены все реле и приборы, которые могут одновременно питаться от данных цепей напряжения или оперативного тока. Величину максимального тока нагрузки можно также определить расчетом по известным величинам потребления каждого реле и прибора. Например, для трансформатора напряжения, к зажимам вторичной обмотки которого, соединенной в звезду, подключены реле и приборы на фазные и междуфазные напряжения, максимальный ток нагрузки может быть с некоторым запасом определен по следующему выражению [Л. 86]:
где Р ф - потребление нагрузки, подключенной на фазные напряжения, В*А; -соответственно наибольшее и наименьшее потребление нагрузки, подключенной между двумя фазами, В*А; U ф - фазное напряжение, В. Для надежного сгорания вставки в случае короткого замыкания отношение тока короткого замыкания к ее номинальному току должно быть не меньше 5-10. Плавкие предохранители в цепях электромагнитов включения устанавливаются для защиты последних от длительного прохождения тока. Номинальный ток этих вставок принимается равным 0,3-0,4 максимального тока, проходящего в цепи включения.
Загрузка...
