12 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Защита кабеля по току короткого замыкания

Защита от короткого замыкания

Подписка на рассылку

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

В процессе эксплуатации электрических сетей и электрооборудования часто возникают аварийные (нештатные) режимы работы, при которых могут значительно меняться показатели качества (параметры) электроэнергии в распределительной сети. Время ликвидации аварийного режима напрямую влияет на тяжесть его последствий. С целью снижения последствий развития аварии необходимо обеспечить быстрое отключение поврежденного участка при помощи специальных автоматических защитных устройств. Назначение этих устройств – выявление места повреждения и быстрое отделение поврежденного участка электрической сети от неповрежденной части.

Рассмотрим наиболее распространенные аварийные ситуации, с которыми сталкиваются бытовые потребители электроэнергии. В бытовой сети 220 В переменного тока можно выделить два основных аварийных режима: короткое замыкание (К.З.) и перегрузка. Коротким замыканием в данном случае называется нарушение нормальной работы электрической установки, вызванное замыканием фазного и нулевого проводников между собой, либо замыканием фазного и защитного проводника (замыкание на землю). При возникновении КЗ ток в фазном проводе увеличиваются по сравнению с нормальным значением, а напряжение короткого замыкания наоборот – снижается. В режиме перегрузки ток, протекающий по проводам, превышает допустимую (расчетную) величину для данной электрической сети, а напряжение практически не меняется. В обоих случаях длительное протекание тока короткого замыкания (перегрузки) вызывает нагрев проводников, вплоть до расплавления и возможности дальнейшего возникновения очага возгорания (пожара).

Для реализации защиты от перегрузки и токов короткого замыкания в бытовой сети 220 В, как правило, применяются автоматические выключатели (АВ) или, за редким исключением, предохранители. Эти защитные аппараты отключают от питающей электрической сети поврежденный участок (элемент), который послужил причиной возникновения аварийного режима работы, с целью исключения развития аварии и снижения негативных последствий. В настоящее время для бытовой сети 220 В применяются только автоматические выключатели, которые оснащены, как правило, двумя расцепителями: электромагнитным (реагирует на КЗ) и тепловым (реагирует на перегрузку по току). В сравнении с автоматическими выключателями предохранители имеют существенные недостатки и практически исключены из бытового применения, за исключением зданий и помещений старого фонда. Одним из основных условий для выбора автоматических выключателей является мощность подключаемых электроприборов.

Пример изображений автоматического выключателя и предохранителя:

Одним из основных условий надежного функционирования электрической сети и защиты электрооборудования в аварийных режимах на производстве и в промышленности является определение и расчет токов короткого замыкания. Данный вопрос не актуален для бытового потребителя и подробно изучается электротехническим персоналом, эксплуатирующим энергетические объекты и электрические распределительные сети.

Охрана труда

В подземных сетях напряжением выше 1200 В должна осуществляться защита линий, трансформаторов (передвижных подстанций) и электродвигателей от токов короткого замыкания и утечек (замыканий) на землю. На строящихся и реконструируемых шахтах установка защиты от замыканий на землю должна быть также и на линиях, питающих ЦПП.

На отходящих линиях ЦПП и РПП-6 защита от токов короткого замыкания и утечек (замыканий) на землю должна быть мгновенного действия (без выдержки времени). На линиях, питающих ЦПП, допускается применение максимальной токовой защиты с ограниченно-зависимой выдержкой времени и отсечкой мгновенного действия, зона действия которой охватывает и сборные шины ЦПП, а также защита от замыканий на землю с выдержкой времени до 0,7 секунды.

Читать еще:  Где устанавливать выключатели света

Для электродвигателей должны предусматриваться также защита от токов перегрузки и нулевая защита.

Во всех случаях отключения сети защитами допускается применение устройства автоматического повторного включения (АПВ) однократного действия, а также применение устройств автоматического включения резерва (АВР) при условии применения аппаратуры с блокировками против подачи напряжения на линии и электроустановки при повреждении их изоляции относительно земли и коротком замыкании.

Выбор отключающих аппаратов, устройств релейной защиты, АПВ и АВР, а также расчет и проверка параметров срабатывания этих устройств должны производиться согласно Инструкции по выбору и проверке электрических аппаратов напряжением выше 1200 В.

При напряжении до 1200 В должна осуществляться защита: трансформаторов и каждого отходящего от них присоединения от токов короткого замыкания — автоматическими выключателями с максимальной токовой защитой или мгновенная в пределах до 0,2 секунды; электродвигателей и питающих их кабелей от токов короткого замыкания — мгновенная или селективная в пределах до 0,2 секунды, от токов перегрузки или от перегрева, от опрокидывания и несостоявшегося пуска; нулевая; от включения напряжения при сниженном сопротивлении изоляции относительно земли; искроопасных цепей, отходящих от вторичных обмоток понизительного трансформатора, встроенного в аппарат, от токов короткого замыкания; электрической сети от опасных утечек тока на землю — автоматическими выключателями или одним отключающим аппаратом в комплексе с одним аппаратом защиты от утечек тока на всю электрически связанную сеть, подключенную к одному или группе параллельно работающих трансформаторов (при срабатывании аппарата защиты от утечек тока должна отключаться вся сеть, подключенная к указанным трансформаторам, за исключением отрезка кабеля длиной не более 10 м, соединяющего трансформаторы с общесетевым автоматическим).

Общая длина кабелей, присоединенных к одному или параллельно работающим трансформаторам, должна ограничиваться емкостью относительно земли не более 1 мкФ на фазу.

При питании подземных электроприемников с поверхности через скважины допускается установка автоматического выключателя с аппаратом защиты от утечек тока под скважиной на расстояние не более 10 м от нее. В этом случае при срабатывании аппарата защиты от утечек тока электроприемники на поверхности и кабель в скважине могут не отключаться, если на поверхности имеется устройство контроля изоляции сети, не влияющее на работу аппарата защиты, а электроприемники имеют непосредственное отношение к работе шахты (вентиляторы, лебедки и др.) и присоединяются посредством кабелей.

Защита от утечек тока может не применяться для цепей напряжением не более 42 В, цепей дистанционного управления и блокировки КРУ, а также цепей местного освещения передвижных подстанций, питающихся от встроенных осветительных трансформаторов, при условии металлического жесткого или гибкого наружного соединения их с корпусом подстанции, наличия выключателя в цепи освещения и надписи на светильниках: «Вскрывать, отключив от сети».

Требование защиты от утечек тока не распространяется на искробезопасные системы.

Во всех случаях защитного отключения допускается однократное АПВ при условии наличия в КРУ максимальной токовой защиты и защиты от утечек (замыканий) на землю, имеющих блокировки против подачи напряжения на линии или электроустановки после их срабатывания.

Величина уставки тока срабатывания реле максимального тока автоматических выключателей, магнитных пускателей и станций управления, а также номинальный ток плавкой вставки предохранителей должны выбираться согласно Инструкции по определению токов короткого замыкания, выбору и проверке уставок максимальной токовой защиты в сетях напряжением до 1200 В (ДНАОП 1.1.30-5.30-96).

Читать еще:  Максимально допустимый ток для медного кабеля

Защита кабеля по току короткого замыкания

Воздушные линии 0,4 кВ с использованием СИП требуют обязательной защиты от токов КЗ

В России уже в течение 13 лет применяются самонесущие изолированные провода (СИП). Видимо, российские энергокомпании, осознав преимущества таких проводов в сетях 0,4 кВ, решили, что СИП может решить практически все проблемы, связанные с эксплуатацией линий. И в подавляющем большинстве сетей на ВЛ 0,4 кВ с использованием СИП нет надлежащей защиты от воздействия токов короткого замыкания. Первая же серьезная авария может оказаться фатальной для всей линии, где применяются СИП.

Мачтовые рубильники с предохранителями

СИП термически стоек, но.
Самонесущие изолированные провода имеют высокие термические характеристики. В частности, для низковольтного СИП с изоляцией из термопластичного полиэтилена рабочая температура составляет до 70oС, температура при односекундном токе короткого замыкания 135oС. Для СИП с изоляцией из сшитого полиэтилена эти характеристики еще выше: рабочая температура составляет уже 90oС, а при токе короткого замыкания провод выдерживает 250oС в течение одной секунды. Это, с одной стороны, позволяет пропускать большие токи нагрузки по ВЛ с использованием таких проводов, но, с другой стороны, требует обеспечивать надежную защиту от токов короткого замыкания и просчитывать линию на термическую устойчивость.

Аварийный опыт
В одном из регионов решили произвести частичную замену воздушной линии: некоторый участок линии смонтировали с применением СИП с изоляцией из сшитого полиэтилена, а остальную часть оставили выполненной голыми проводами. Но при этом допустили грубую ошибку, заменив голые провода на СИП лишь в самом начале линии у питающего фидера и при этом не предусмотрев защиты от токов КЗ. В один из дней в концевой части ВЛ произошло схлестывание голых проводов, и соответственно возникло короткое замыкание. Так как отсутствовали защитные устройства, то этот ток длительно воздействовал на СИП. В результате провод подвергся нагреву, изоляция оказалась термически перегруженной и произошло ее сползание с провода на всем проложенном участке. СИП оказался попросту потерян.
Такой аварии можно было избежать, если бы с СИП была смонтирована вся линия или СИП был применен на ее завершающем участке. Тогда короткое замыкание не повлияло бы на провод.
Этот случай демонстрирует необходимость защиты СИП из-за длительного воздействия токов короткого замыкания, которое может произойти на ВЛ не только от схлестывания голых проводов, но и, например, при обрыве проводов, при случившейся аварии у потребителя и т.п.

Как защитить СИП от КЗ
В западных странах проблема защиты линий решается разными способами. К примеру, во Франции используется достаточно дорогая и массивная двойная защита ВЛ: аппараты автоматического отключения токов короткого замыкания плюс пробковые предохранители, которые располагаются в щитовом оборудовании, находящемся на земле. В Германии на ВЛ применяются те же способы защиты, что и для кабельных линий: опять же защитное оборудование монтируется на земле. Эти способы очень дорогие. И наиболее, на мой взгляд, оптимальное решение по защите линий найдено в скандинавских странах. Их опыт показал, что для защиты от токов короткого замыкания ВЛ 0,4 кВ с использованием СИП в качестве основного способа можно эффективно применять мачтовые рубильники. В них применяются предохранители с плавкими вставками, эффективная работа которых защищает линию от перегрузок. Мачтовый рубильник отключает рабочую нагрузку до 160 А или до 400 А и не требует специальных распределительных шкафов, так как устанавливается прямо на опоре, в непосредственной близости от проводов. Управление устройством осуществляется с земли изолирующей штангой, то есть оно находится вне зоны прямой досягаемости как обслуживающего персонала, так и посторонних людей. Одним из достоинств применения мачтовых рубильников является возможность при проведении работ на линии использовать их в качестве элементов временного заземления со стандартными заземлителями для голых проводов.

Читать еще:  Как работает двухклавишный выключатель с подсветкой

© ЗАО «Новости Электротехники»
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Короткое замыкание

Коро́ткое замыка́ние (КЗ) — электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу [1] . Короткое замыкание может возникать в результате нарушения изоляции токоведущих элементов или механического соприкосновения неизолированных элементов. Также коротким замыканием называют состояние, когда сопротивление нагрузки меньше внутреннего сопротивления источника питания.

Содержание

  • 1 Виды коротких замыканий
  • 2 Последствия короткого замыкания
  • 3 См. также
  • 4 Примечания
  • 5 Литература

Виды коротких замыканий [ править | править код ]

В трёхфазных электрических сетях различают следующие виды коротких замыканий

  • однофазное (замыкание фазы на землю или нейтральный провод);
  • двухфазное (замыкание двух фаз между собой);
  • двухфазное на землю (две фазы между собой и одновременно на землю);
  • трёхфазное (три фазы между собой)

В электрических машинах возможны короткие замыкания:

  • межвитковые — замыкание между собой витков обмоток ротора или статора, либо витков обмоток трансформаторов;
  • замыкание обмотки на металлический корпус.

Последствия короткого замыкания [ править | править код ]

При коротком замыкании резко и многократно возрастает сила тока, протекающего в цепи, что, согласно закону Джоуля — Ленца приводит к значительному тепловыделению, и, как следствие, возможно расплавление электрических проводов, с последующим возникновением возгорания и распространением пожара.

Короткое замыкание в одном из элементов энергетической системы способно нарушить её функционирование в целом — у других потребителей может снизиться питающее напряжение, что может привести к повреждению устройства; в трёхфазных сетях при коротких замыканиях возникает асимметрия напряжений, нарушающая нормальное электроснабжение. В больших энергосетях короткое замыкание может вызывать тяжёлые системные аварии.

Для защиты от короткого замыкания принимают специальные меры:

  1. Ограничивающие ток от короткого замыкания:
    • устанавливают токоограничивающие электрические реакторы;
    • применяют распараллеливание электрических цепей, то есть отключение секционных и шиносоединительных выключателей;
    • используют понижающие трансформаторы с расщеплённой обмоткой низкого напряжения;
    • используют отключающее оборудование — быстродействующие коммутационные аппараты с функцией ограничения тока короткого замыкания — плавкие предохранители и автоматические выключатели[1] ;
  2. Применяют устройства релейной защиты для отключения повреждённых участков цепи
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector