Setzenergo.ru

Строительный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Методы выбора автоматических выключателей

методы выбора автоматических выключктелей , ошибка или нет.

Заглянувший

Группа: Пользователи
Сообщений: 33
Регистрация: 12.9.2010
Из: Астрахань
Пользователь №: 19473

Здравствуйте. Нашел методику выбора автоматических выключателей для двигательной нагрузки, только не понятно почему именно так (страница 18) .

Во многих учебниках выбор номинального тока теплового расцепителя осуществляют по следующему условию:

I(ном.тепл.) >= K(н.т.)*I(раб.ном) (1),

где: I(ном.тепл.) — номинальный ток теплового расцепителя;
K(н.т.) — коэффициент надежности учитывающий разброс по току срабатывания теплового расцепителя, принимается в пределах от 1,1 до 1,3

Например для двигателя мощностью Р(ном)=5,5 кВт, с номинальным током I(ном)=11 А (примем номинальный ток за рабочий) и кратностью пускового тока Кi=6,5 по формуле (1):

I(ном.тепл.) >= 1,2*11=13,2 А

Следовательно, выбираем номинальный ток теплового расцепителя I(ном.тепл.)=16 А, и сечение кабеля по длительно допустиму току подходит 1,5 мм2 (медный), (будем считать, что двигатель находится не небольшом расстоянии, и не будем учитывать потерю напряжения)

Попробуем выбрать номинальный ток теплового расцепителя согласно той методике которую я нашел. Тепловой расцепитель автоматического выключателя выбирают из условия отстройки от рабочих и пиковых токов:

I(ном.тепл.) >= K(н)*I(пик) (2)

где: K(н) — коэффициент надежности, К(н)=0,4 для двигательной нагрузки;
I(пик) — пиковый ток одного электродвигателя, группы электродвигителей или смешанной нагрузки.
Например для того же двигателя:
Пиковый ток будет равен: I(пик)=I(ном)*Кi=11*6,5=71,5 А.
Тогда номинальный ток теплового расцепителя автомата по формуле (2):

I(ном.тепл.) >= 0,4*71,5 = 28,6 А
По стандартной шкале уставок принимаем I(ном.тепл.) = 31,5 А. При этом сечение в 1,5 мм2 уже не подойдет, нужно завышать сечение, так как 31,5 А>16 А(длинтельно допустимый ток провода) (нужно где то 4 мм2)

Таким образом по условию (1) у нас получается I(ном.тепл.) = 16 А, а по (2) I(ном.тепл.) = 31,5 А. (разница большая)
Понимаю что посе выбора атоматического выключателя необходимо проверить эффективность защиты, но все же, это предварительный выбор, почему то по разному делается. ПОЧЕМУ? КАК ПРАВИЛЬНО?

Надеюсь вы поняли что я хотел объяснить и спросить. Заранее спасибо

вот методика которую я нашел Electrosnabgenie_Zashita_elsetei_04kV.pdf ( 895.13 килобайт ) Кол-во скачиваний: 46086

Специалист

Группа: Пользователи
Сообщений: 620
Регистрация: 10.2.2009
Пользователь №: 13407

Допустим, защита двигателя осуществляется тепловым реле, которое отстраивается от максимального рабочего тока электродвигателя, например РТЛ-1016 Iрег.=9,5-14 А. Принцип действия теплового расцепителя автомата и реле одинаков — изгибание биметаллической пластины под действием температуры. Почему номинал автомата завышаем, а номинал реле нет? Ведь в этом случае реле может сработать при запуске двигателя?

Самый надежный способ — сравнить токовременную характеристику автоматического выключателя с кривой запуска двигателя, или на худой конец, с пусковым током двигателя и временем запуска. Допустим, что для защиты линии применяется автомат ВА 51-35, 16 А.
Отношение Iпик/Iном.=71,5/16=4,5. По кривой срабатывания автомата определим минимальное время срабатывания

4 с. Этого времени достаточно, чтобы двигатель запустился, и ток снизился с пускового значения до номинального рабочего.

Нюанс в том, что значение 4 с определено для холодного состояния расцепителя автомата. Если же двигатель находился в работе некоторое время, отключился, и сразу же (расцепитель автомата не успел остыть) включился, то время срабатывания расцепителя в этом случае составляет менее 0,3 с. За это время пусковой ток двигателя может не успеть снизиться, и расцепитель сработает. Как быть? Увеличение номинала расцепителя до 31,5 А (Iпик/Iном=71,5/31,5=2,3) дает время отключения

0,6 с, что не так уж и много.

Итак, с одной стороны, номинал расцепителя увеличивать нет необходимости, т.к. он срабатывать не будет при «холодном» запуске двигателя. С другой стороны, даже увеличение номинала расцепителя в 2 раза не гарантирует, что при «горячем» запуске не произойдет ложного срабатывания расцепителя. Вывод: увеличивать номинал расцепителя нет необходимости.

3.1.1 Выбор автоматических выключателей:

а) для генераторов.

Автоматические выключатели генераторов, не предназначенных для параллельной работы, должны иметь расцепители для защиты от перегрузок и токов короткого замыкания.

Автоматические выключатели генераторов, предназначенных для параллельной работы должны обеспечивать защиту от перегрузок, токов короткого замыкания, минимального напряжения, обратного окаили обратной мощности.

Автоматический выключатель для генераторов выбирается по номинальному току генератора и по номинальному напряжению:

Затем выбирают уставки расцепителей в соответствии с Правилами Речного Регистра. При перегрузке 110-150% номинального тока следует выключать генератор с выдержкой времени, соответствующей теплостойкости генератора. При перегрузке 150% номинального тока рекомендуется чтобы выдержка времени не превышала:

-2 минут для генератора переменного тока;

-15 секунд для генераторов постоянного тока.

Поэтому номинальный ток расцепиелей автоматов выбирают из условия:

На постоянном токе: Iном.ген. = Рном.ген х 10 3 / Uном.ген. (А)

На переменном трехфазном токе: Iном.ген. = Рном.ген х 10 3 / 3хUном.ген.х cos (А)

б)для фидеров приемников.

На фидерах, питающих электродвигатели мощностью свыше 0,5кВт, для защиты от токов короткого замыкания и перегрузки устанавливают автоматические выключатели с комбинированными расцепителями.

Сначала выбирают номинальный ток максимальных расцепителей, затем номинальный ток автомата. Номинальный ток лектротепловых расцепителей автоматов при защите от перегрузок, вклченных в разичные питающие линии, выбирают по расчетным токам этих лиий, исходя из условий:

-для электродвигателей: Iном.расц. > (1.05-1.025) Iном.двиг.

-для потребителей, не имеющих пусковых токов( трансформаторов, нагревательных, отопительных приборов, освещения): Iном.расц. > Iном.потр

Номинальный ток электромагнитного расцепителя в зоне коротких замыканий должен быть больше тока фидера припуске электродвигателя Iуст.кз. > 1.2 Iпуск.двиг.

Номинальный ток автоматического выключателя определяется по расчетному току фидера, исходя из условия : Iном.авт. > Iфид.

Номинальный ток электротепловых расцепителей при защите от перегрузок, включенных в фидер питания распределительных щитов, выбирают исходя из условий: Iном.расц. К3 х Iном.потр. + Iрез.РЩ

3.1.2 Выбор предохранителей.

При выборе предохранителей в начале производится выбор номинального тока плавкой вставки, а затем номинального тока предохранителя(патрона). Плавкая вставка предназначена для защиты сетей освещения, нагревательных, отопительных приборов, цепей управления, трансформаторов.

Плавкую вставку выбирают по условию: Iном.плав.вст. > Iном.потр

После выбора плавкой вставки, выбирают соответствующий ей патрон предохранителя исходя из условия: Iном.предох. > Iном.плав.вст

3.2 Выбор электроизмерительных приборов.

Определяем тип, систему и число измерительных приборов, подбираем верхние пределы измерения их шкал.

Правила Речного Регистра требуют применять электроизмерительные приборы с пределом шкал не менее:

-вольтметры – 120% номинального значения;

-амперметры для генераторов, не работающих параллельно, и приемников – 130% номинального тока;

— амперметры для генераторов, работающих параллельно, шкала ока и нагрузки – 130% номинального тока, а шкала обратного тока – 15% номинального;

-ваттметры для генераторов, работающих параллельно. для мощности нагрузки- 130% номинальной, а шкала для обратной мощности – 15% номинальной;

— частотометры — + 10% номинальной частоты.

Автоматические выключатели — стратегия выбора

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта elektrik-sam.info.

В одной из предыдущих статей я уже писал, что у меня давно появилась идея создания простого понятного пошагового алгоритма выбора электрических аппаратов защиты. Было желание создать универсальный пошаговый алгоритм-стратегию, который бы был применим для любых случаев и отражал бы мою концепцию комплексного подхода.

Комплексный подход при выборе электрических аппаратов защиты я подробно изложил в публикации как правильно выбирать автоматические выключатели, УЗО и дифавтоматы. Там же вы можете посмотреть подробное видео. Напомню, что при выборе электрических аппаратов защиты необходимо учитывать три основных факторах . В этом — суть комплексного подхода.

В курсе Автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы — подробное руководство, в соответствии с этими факторами подробно рассмотрены принцип работы автоматических выключателей, их устройство, основные параметры и технические характеристики, методика расчета, выбор необходимого сечения кабеля и другие вопросы.

Читать еще:  Как подключить электропроводку для выключателя

Пошаговый алгоритм выбора УЗО я уже подробно рассматривал в предыдущей публикации.

На страницах этого сайта опубликовано много материалов по автоматическим выключателям. В завершении материалов курса предлагаю вам обобщающий комплексный алгоритм выбора — стратегию выбора автоматических выключателей.

Алгоритм универсальный, выполняя последовательно восемь основных шагов, вы рассчитаете и выберите автоматический выключатель для любого применения в быту.

Стратегия выбора автоматических выключателей — универсальный пошаговый алгоритм выбора.

Пройдемся вкратце по каждому из восьми этапов.

ВНИМАНИЕ!

Полностью подробно весь алгоритм выбора от… и до…, с конкретным обзором и расчетами каждого этапа смотрите в ВИДЕО в конце этой статьи.

1 этап.

Рассчитываем номинальный ток автоматического выключателя.

Для этого вначале необходимо рассчитать ток в линии. Причем расчет тока в линии будет отличаться для одиночного потребителя и для группы потребителей. Также учитывается тип сети — однофазная 220В или трехфазная 380В.

Затем выбираем номинал автомата, основываясь на полученном в расчете значении.

После этого выбираем сечения, учитывая допустимые токовые нагрузки и материал токопроводящей жилы.

2 этап.

Выбираем тип время-токовой характеристики.

Для этого нам необходимо знать характер подключаемой нагрузки.

Время-токовую характеристику автоматических выключателей я подробно рассматривал в одной из статей по автоматическим выключателям, входящую в курс Автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы — подробное руководство.

Подробно описание этого этапа, также как и других, смотрите в видео ниже.

3 этап.

При выборе автоматических включателей необходимо правильно организовать селективность их работы.

При содлюдении селективности, в случае возникновения в защищаемой линии тока перегрузки или короткого замыкания, должен сработать только автомат, который защищает эту линию.

4 этап.

Выбираем необходимую предельную коммутационную способность — ПКС, учитывая ряд факторов.

5 этап.

Определяем необходимый класс токоограничения. Этот параметр напрямую влияет на надежность, безопасность и долговечность электропроводки.

При правильно выбранном классе токоограничения при коротких замыканиях изоляция электропроводки не подвергается повышенному нагреву, что снижает риск возникновения возгорания.

6 этап.

На этом этапе, в зависимости от используемого типа электросети, выбираем конструктивное исполнение — количество занимаемых модулей.

Это позволит определится с тем, сколько модулей аппарат занимает на DIN-рейке и в конечном итого определить необходимый размер электрического щита.

7 этап.

Следующим шагом выбираем дополнительные параметры.

Из статьи, посвященной основным характеристикам автоматических выключателей, мы помним, что существуют исполнения для эксплуатации в различных климатических условиях, также автоматы выпускаются с различной степень защиты от внешней среды, также нормируются параметры электрической сети.

8 этап.

На завершающем этапе мы выбираем фирму (торговую марку) производителя, и по каталогу выбираем конкретную серию аппарата.

Более развернуто и детально стратегию выбора автоматических выключателей с подробным описанием каждого этапа смотрите в видео

Автоматические выключатели — пошаговый алгоритм выбора:

Рекомендую материалы по теме:

Руководство по устройству электроустановок — Выбор автоматического выключателя

Содержание материала

Выбор типа автоматических выключателей определяется: электрическими характеристиками электроустановки, условиями эксплуатации, нагрузками и необходимостью дистанционного управления вместе с типом предусматриваемой в будущем телекоммуникационной системы.
Автоматические выключатели с некомпенсируемыми комбинированными расцепителями имеют уровень тока отключения, зависящий от окружающей температуры.
4.4 Выбор автоматического выключателя
Критерии выбора автоматического выключателя
Выбор автоматического выключателя производится с учетом:
электрических характеристик электроустановки, для которой предназначен этот автоматический выключатель
условий его эксплуатации: температуры окружающей среды, размещения в здании подстанции или корпусе распределительного щита, климатических условий и др.
требований к включающей и отключающей способности при коротких замыканиях, эксплуатационных требований: селективного отключения, требований к дистанционному управлению и индикации и соответствующим вспомогательным контактам, дополнительным расцепителям, соединениям.
правил устройства электроустановок, в частности требований в отношении обеспечения защиты людей
характеристик нагрузки, например электродвигателей, люминесцентного освещения, разделительных трансформаторов с обмотками низкого напряжения
Следующие замечания относятся к выбору низковольтного автоматического выключателя для использования в распределительных системах.
Выбор номинального тока с учетом окружающей температуры
Номинальный ток автоматического выключателя определяется для работы при определенной температуре окружающей среды, которая обычно составляет:
30°С для бытовых автоматических выключателей
40°С для промышленных автоматических выключателей
Функционирование этих автоматических выключателей при другой окружающей температуре зависит главным образом от технологии применяемых расцепителей (рис. H40).
Некомпенсируемые термомагнитные комбинированные расцепители

Автоматические выключатели с некомпенсируемыми термомагнитными расцепителями имеют порог тока отключения, который зависит от окружающей температуры. Если автоматический выключатель установлен в оболочке или в помещении с высокой температурой (например, в котельной), то ток, необходимый для отключения (срабатывания) этого автоматического выключателя при перегрузке, будет заметно ниже. Когда температура среды, в которой расположен автоматический выключатель, превышает оговоренную изготовителем температуру, его характеристики окажутся «заниженными». По этой причине изготовители автоматических выключателей приводят таблицы с поправочными коэффициентами, которые необходимо применять при температурах, отличных от оговоренной температуры функционирования автоматического выключателя. Из типичных примеров таких таблиц (рис. H41) следует, что при температуре ниже оговоренной изготовителем происходит повышение порога отключающего тока соответствующего автоматического выключателя. Кроме того, небольшие модульные автоматические выключатели, установленные бок о бок (рис. H27), обычно монтируются в небольшом закрытом металлическом корпусе. В таком случае вследствие взаимного нагрева при прохождении обычных токов нагрузки к их параметрам необходимо применять поправочный коэффициент 0,8.


Рис. H40. Температура окружающей среды
Автоматические выключатели C60a, C60H: кривая C. C60N: кривые B и C (Стандарт. температура: 30°С)

NS250N/H/L (Стандартная температура: 40°C)

** Для промышленного использования значения не регламентируются стандартами IEC. Указанные выше значения соответствуют тем, которые обычно используются.

* «О» означает операцию отключения.
«CO» означает операцию включения, за которой следует операция
отключения.

Рис. H41. Примеры таблицдля определения коэффициентов понижения/повышения уставок по току отключения, которые должны применяться к автоматическим выключателям с некомпенсируемыми тепловыми расцепителями в зависимости от температуры
Пример
Какой номинальный ток (In) следует выбрать для автоматического выключателя C60 N? Этот аппарат:
обеспечивает защиту цепи, в которой максимальный расчетный ток нагрузки составляет 34 А
установлен вплотную к другим автоматическим выключателям в закрытой распределительной коробке
эксплуатируется при окружающей температуре 50°С.
При окружающей температуре 50°С уставка автоматического выключателя C60N с номинальным током 40 А снизится до 35,6 А (см. таблицу на рис. H41). Взаимный нагрев в замкнутом пространстве учитывается поправочным коэффициентом 0,8. Таким образом, получим 35,6 x 0,8 = 28,5 А, что не приемлемо для тока нагрузки 34 А.
Поэтому будет выбран автоматический выключатель на 50 А и соответствующая скорректированная уставка по току составит 44 x 0,8 = 35,2 А.
Компенсированные комбинированные расцепители
Эти расцепители содержат биметаллическую компенсирующую пластину, которая обеспечивает возможность регулировки уставки по току отключения при перегрузке (Ir или Irth) в установленных пределах независимо от температуры окружающей среды. Например:
в некоторых странах система заземления TT является стандартной в низковольтных распределительных системах, а бытовые (и аналогичные) электроустановки защищаются в месте ввода автоматическим выключателем, который устанавливается соответствующей энерго- снабжающей организацией. Такой автоматический выключатель, помимо защиты от косвенного прикосновения, обеспечит отключение цепей при перегрузках, если потребитель превысит уровень потребляемого тока, оговоренный в его контракте с энергоснабжающей организацией. Регулировка уставок автоматического выключателя с номинальным током менее 60 А возможна в диапазоне температур от -5 до +40°С.
Электронные расцепители
Важным преимуществом электронных расцепителей является их устойчивая работа при изменении температурных условий. Однако само распределительное устройство часто налагает эксплуатационные ограничения при повышенных температурах, поэтому изготовители обычно приводят рабочую диаграмму, на которой указываются максимальные значения допустимых уровней отключающих токов в зависимости от окружающей температуры (рис. H42).
Электронные расцепители устойчиво функционируют при изменении окружающей температуры

регулировка тока Ir

регулировка тока Ir

Читать еще:  Выключатель knx своими руками


Рис. H42. Снижение уровня уставки автоматического выключателя Masterpact NW20 в зависимости от температуры
низковольтные автоматические выключатели с номинальным током менее 630 А обычно оснаща­ются компенсируемыми расцепителями для этого температурного диапазона (-5 до +40 °С).
Выбор уставок срабатывания без выдержки времени или с кратковременной выдержкой
Ниже на рис. H43 представлены сводные основные характеристики расцепителей, срабатывающих мгновенно или с короткой выдержкой времени.

Рис. H43. Различные расцепители (мгновенного действия или срабатывающие с короткой выдержкой времени)

Для установки низковольтного автоматического выключателя требуется, чтобы его отключающая способность (или отключающая способность выключателя вместе с соответствующим устройством) была бы равна или превышала расчетный ожидаемый ток короткого замыкания в месте его установки.
Автоматический выключатель, установленный на вы/ходе самого маленького трансформатора, должен иметь отключающую способность по короткому замыканию, которая превышает отключающую способность любого из других низковольтных автоматических вы/ключателей трансформаторов.
Выбор автоматического выключателя с учетом требований по отключающей способности при КЗ
Автоматический выключатель, предназначенный для использования в низковольтной электроустановке, должен удовлетворять одному из двух следующих условий:
или иметь номинальную отключающую способность Icu (or Icn), которая равна или превышает ожидаемый ток короткого замыкания, рассчитанный для этого места установки, или
если это не выполняется, то использоваться совместно с другим устройством, расположенным выше по цепи и имеющим требуемую отключающую способность.
Во втором случае характеристики этих двух устройств должны быть согласованы так, чтобы ток, который может проходить через вышерасположенное устройство, не превышал максимальный ток, который способны выдержать нижерасположенный выключатель и все соответствующие кабели, провода и другие элементы цепи без какого-либо повреждения. Данный метод целесообразен при использовании:
комбинаций плавких предохранителей и автоматических выключателей
комбинаций токоограничивающих автоматических выключателей и стандартных автоматических выключателей. Этот метод называют «каскадированием» (см. подпункт 4.5 данной главы)
Выбор автоматических выключателей вводных и отходящих линий Случай применения одного трансформатора
Если трансформатор расположен на потребительской подстанции, то в некоторых националь­ных стандартах требуется применение низковольтного автоматического выключателя, в котором были бы явно видны разомкнутые контакты, такого как, например, Compact NS выкатной выключатель.
Пример (рис. H44 на противоположной странице)
Какой тип автоматического выключателя пригоден для главного автомата защиты электроустановки, питаемой от трехфазного понижающего трансформатора мощностью 250 кВА и напряжением во вторичной обмотке 400 В, установленного на потребительской подстанции? Ток трансформатора In = 360 А Ток (трехфазный) Isc = 8,9 кА
Для таких условий подходящим вариантом будет автоматический выключатель Compact NS400N с диапазоном регулировки расцепителя 160 А — 400 А и отключающей способностью (Icu) 45 кА.

Несколько трансформаторов, включенных параллельно (рис. H45)
Каждый из автоматических выключателей CBP, установленных на линиях, отходящих от низковольтного распределительного щита, должен быть способен отключать суммарный ток короткого замыкания от всех трансформаторов, подсоединенных к шинам, т.е. Isc1 + Isc2 + Isc3.
Автоматические выключатели CBM, каждый из которых контролирует выход соответствующего трансформатора, должны быть способны отключать максимальный ток короткого замыкания, например, только ток Isc2 + Isc3 если короткое замыкании возникло в месте, расположенном выше выключателя CBM1.
Из этих соображений понятно, что в таких обстоятельствах автоматический выключатель самого маленького трансформатора будет подвергаться самому большому току короткого замыкания, а автоматический выключатель самого большого трансформатора будет пропускать наименьший ток короткого замыкания.
Номинальные токи отключения автоматических выключателей CBM должны выбираться в зависимости от номинальной мощности к КВА соответствующих трансформаторов.
Примечание: Необходимыми условиями для успешной параллельной работы трехфазных трансформаторов являются следующие:
фазовый сдвиг напряжений во вторичной и первичной обмотках должен быть одинаков во всех параллельно включенных трансформаторах
Отношение напряжений холостого хода в первичной и вторичной обмотках должно быть одинаковым для всех трансформаторов.
Напряжения короткого замыкания (Zsc%) должно быть одинаковыми для всех трансформаторов.
Например, трансформатор мощностью 750 кВА с Zsc = 6% будет правильно делить нагрузку с трансформатором мощностью 1000 кВА, имеющим Zsc = 6%, т.е. эти трансформаторы будут автоматически нагружаться пропорционально их мощностям. Для трансформаторов, у которых отношение номинальных мощностей превышает 2, параллельная работа не рекомендуется. В таблице, приведенной на рис. H46, указаны максимальные токи короткого замыкания, которым подвергаются автоматические выключатели вводных и отходящих линий (соответственно CBM и CBP на рис. H45), для самой распространенной схемы параллельной работы (2 или 3 трансформа­тора одинаковой мощности). Приведенные данные базируются на следующих допущениях:
трехфазная мощность короткого замыкания на стороне высокого напряжения трансформатора составляет 500 МВА
трансформаторы являются стандартными распределительными трансформаторами напряжением 20/0,4 кВ, характеристики которых приведены в таблице
кабели от каждого трансформатора к его низковольтному автоматическому выключателю состоят из одножильных проводников длиной 5 метров
между каждым автоматическим выключателем вводной цепи (CBM) и каждым автоматическим выключателем отходящей цепи (CBP) имеется шина питания длиной 1 м.
распределительное устройство расположено в напольном закрытом распределительном щите, температура окружающего воздуха — 30°С).
Кроме того, в этой таблице указаны модели автоматических выключателей серии производства Merlin Gerin, рекомендуемые для применения в каждом случае в качестве автоматических выключателей вводных и отходящих линий.
Пример (рис. H47 на следующей странице)
выбор автоматического выключателя вводной линии (CBM):
Для трансформатора мощностью 800 кВА In= 1126 А, Icu (минимальный ток)= 38 кА (из рис. H46). При таких характеристиках таблица рекомендует использовать модель Compact NS1250N (Icu = 50 кА)
выбор автоматического выключателя отходящей линии (CBP):
Из рис. H46 требуемая отключающая способность (Icu) для таких автоматических выключателей составляет 56 кА

Рис. H44. Пример установки автоматического выключателя на выходе трансформатора, расположенного на потребительской подстанции

Рис. H45. Параллельное включение трансформаторов
Для трех отходящих линий 1, 2 и 3 рекомендуется использовать токоограничивающие автоматические выключатели типа NS400 L, NS250 L и NS 100 L. В каждом случае номинальная отключающая способность Icu=150 кА.

Количество и мощности (кВА) трансформаторов 20/0,4 кВ

Мин. отключающая способность автомат. выкл. вводных линий (Icu), кА

Автомат. выкл. вводных линий (CBM), Мин. отключ. способность полностью согласованные с автомат. автомат. выкл. отходящих выкл. отходящих цепей (CBP) линий (Icu), кА

Ном. ток In автомат. выкл. отходящих линий (CPB) 250A

Методы выбора автоматических выключателей

МЕХАНОТРОНИКА:

ПРОБЛЕМА ДАЛЬНЕГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ В СЕТЯХ 0,4 кВ

Сергей Гондуров, генеральный конструктор
Михаил Пирогов, начальник отдела системотехники
Илья Иванов, ведущий инженер отдела системотехники
ООО «НТЦ «Механотроника», г. Санкт-Петербург

Сети 0,4 кВ – важный узел в передаче электроэнергии от источника к потребителю. От его надежности напрямую зависит работа всех промышленных и сельскохозяйственных предприятий, электростанций и подстанций. Еще недавно проблема дальнего резервирования (ДР) сетей 0,4 кВ не имела качественного решения.

Осуществить резервирование в сети 0,4 кВ теми же методами, что и в высоковольтной сети не удавалось из-за существенного снижения тока короткого замыкания (КЗ) по мере удаления точки КЗ от источников питания.

Появление микропроцессорных устройств релейной защиты позволило решить проблему ДР в сетях 0,4 кВ благодаря реализации алгоритма, в основе которого лежит принципиально новая идея, ранее не существовавшая в мировой практике.

ТРАДИЦИОННАЯ МЕТОДИКА ВЫБОРА УСТАВОК

Рассмотрим проблему ДР на примере выбора уставок срабатывания защиты вводного выключателя подстанции 10/0,4 кВ мощностью 1000 кВА (рис. 1). Отметим, что в данном случае нагрузка Н1, Н2, Н3 не содержит в своем составе электродвигатели.

Рис. 1. Схема электроустановки

Уставки срабатывания защит выбираются в соответствии с рекомендациями [1].

Выбор уставок автоматического выключателя QF2 защиты электродвигателя

Токовая отсечка. Токовую отсечку выключателя отстраивают от пускового тока электродвигателя по выражению:

где K н – коэффициент надежности отстройки отсечки от пускового тока электродвигателя, принимается равным 1,5;
1,05 – коэффициент, учитывающий, что в нормальном режиме напряжение может быть на 5% выше U ном электродвигателя.

Читать еще:  Выключатель электропривода замка багажника

Уставка срабатывания токовой отсечки составляет I с.о. ≥ 3528 А. Выдержка времени срабатывания минимальна и составляет 0,1 с.

Защита от перегрузки. Ток срабатывания защиты от перегрузки определяется из условия возврата защиты после окончания пуска или самозапуска электродвигателя по выражению:

где K н – коэффициент надежности, учитывающий запас по току, неточности настройки и разброс срабатывания защиты;
K в – коэффициент возврата защиты;
I ном – номинальный ток электродвигателя.

Для автоматических выключателей серии ВА с полупроводниковым расцепителем БПР: K в = 0,97÷0,98, K н =1,19÷1,32. По выражению (2) I с.п. = 1,25 · I ном = 400 А.

Время срабатывания защиты от перегрузки принимается из условия несрабатывания защиты при пуске или самозапуске электродвигателя и определяется по выражению:

где t с.п. – время срабатывания защиты при токе, равном пусковому;
t пуск – длительность пуска электродвигателя.

Время срабатывания защиты от перегрузки t с.п. = 4,5 с.

Выбор уставок срабатывания защит автоматических выключателей QF4, QF5

Токовая отсечка. Ввиду отсутствия на данном присоединении двигательной нагрузки, уставка срабатывания отсечки определяется по следующему выражению:

где K н – коэффициент надежности, для автоматических выключателей серии ВА составляет 1,5;
I раб.макс – максимальный рабочий ток присоединения, равный в данном случае I ном .

По выражению (4) находим I с.о. = 1,5 · I раб.макс =108 А.

Согласование с отсечками выключателей отходящих линий не производим ввиду их отсутствия.
Уставка времени срабатывания токовой отсечки выбирается минимальная – 0,1 с.

Защита от перегрузки. На данных присоединениях защита от перегрузки не используется, в связи с этим установлены автоматические выключатели, имеющие только электромагнитные расцепители.

Выбор уставок срабатывания защит автоматического выключателя QF3

Токовая отсечка. Определяется по двум условиям, из которых принимается наибольшее значение.
1-е условие: несрабатывание при максимальном рабочем токе. Определяется по выражению (4) и составляет:

2-е условие: согласование с отсечками выключателей отходящих линий. Определяется по выражению:

где K н.с. – коэффициент надежности согласования, равный 1,4;
I с.о.л. – наибольший из токов срабатывания отсечек выключателей отходящих линий, составляющий 108 А.

По выражению (5) I с.о. = 151 А.
Таким образом, наибольшее значение I с.о. =216 А.
Выдержка времени срабатывания отсечки определяется по выражению:

где t с.о.л. – выдержка времени срабатывания отсечки выключателя отходящей линии;
Δt – ступень селективности, равная 0,15 с.
Уставка выдержки времени срабатывания токовой отсечки t с.о. = 0,25 с.

Защита от перегрузки. На данном присоединении защита от перегрузки не используется.

Выбор уставок срабатывания защит автоматического выключателя QF1

Токовая отсечка. Выбор уставки срабатывания отсечки вводного автоматического выключателя определяется при полной нагрузке секции и электродвигателя с наибольшим пусковым током:

где K н – коэффициент надежности, равный 1,5;
– сумма максимальных рабочих токов электроприемников, кроме двигателя с наибольшим пусковым током;
I пуск.макс – наибольший пусковой ток.

По выражению (7) ток срабатывания отсечки вводного выключателя составляет I с.о. = 4356 А.
Согласование с отсечками выключателей отходящих линий определяется по выражению (5) и составляет I с.о. = 4939 А.
Из полученных значений выбираем максимальное I с.о. = = 4939 А.
Выдержка времени срабатывания отсечки определяется по выражению (6) и составляет t с.о. = 0,4 с.

Защита от перегрузки. Уставка защиты от перегрузки рассчитывается так же, как и для электродвигателя (2), однако вместо I ном используется максимальный рабочий ток, который с учетом допустимой перегрузки трансформатора 1,2 составляет I раб.макс = 1,2 · I н.т. = 1734 А.
По выражению (2) уставка срабатывания защиты от перегрузки I с.п. = 1,25 · I раб.макс =2167,5 А.
Время срабатывания защиты в 2 раза больше длительности пуска электродвигателей и составляет t с.п. = 2 · t пуск = 6 с.

Анализ выбранных уставок

Рассчитав токи КЗ [2], представим их в виде графика (рис. 2), где кривая указывает значение тока дугового двухфазного КЗ на кабельной линии ВВГ 3×70 + 1×35 по мере удаления от шин подстанции. Значения I с.о. и I с.п соответствуют значениям уставок срабатывания защит вводного выключателя QF1. На графике видно, что токовая отсечка вводного выключателя QF1, начиная с 84 м, не выполняет резервирование защит отходящего выключателя QF3. Защита от перегрузки также не удовлетворяет выбору проводников по условиям нагрева при КЗ [4] и нарушает требования п.1.4.16 ПУЭ [3]. Это означает, что при возникновении КЗ вне зоны резервирования защиты вводного выключателя QF1 и при отказе отходящего выключателя QF3 произойдет термическое повреждение кабеля по всей его длине, а в наихудшем случае – пожар в кабельных каналах.

Рис. 2. Токи КЗ на кабельной линии ВВГ 3×70 + 1×35 по мере удаления от шин подстанции

Пример расчета дан для простой схемы, в которой преобладает нагрузка с малой кратностью пускового тока. В более сложных случаях (наличие групп электродвигателей средней и большой мощности) уставки вводного выключателя увеличатся и, как следствие, зона ДР резко сократится (до 60–70 м).

Существующие автоматические выключатели различных производителей не способны решить эту проблему, так как принцип действия их защит одинаков: сравнение действующего значения тока с уставкой, которая должна быть отстроена от токов пуска и самозапуска. Основная причина появления зон, в которых защита вводного выключателя не способна резервировать отходящие выключатели, – резкое, в отличие от сетей среднего и высокого напряжения, снижение токов КЗ по мере удаления от источника питания, а также большие пусковые токи электродвигателей.

Защита ДР должна быть построена с учетом этих явлений и выполняться на принципах, точно определяющих факт возникновения КЗ, а не факт превышения током КЗ уставки. Благодаря появлению блоков цифровой релейной защиты это стало осуществимо.

АЛГОРИТМ ДАЛЬНЕГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ

Впервые алгоритм ДР отказов защит выключателей был реализован А. В. Беляевым и М. А. Эдлиным в блоках БМРЗ-0,4 в 2000 г.

Многолетний опыт эксплуатации показал, что ДР в БМРЗ-0,4 надежно срабатывает при всех видах КЗ, достоверно определяет и не срабатывает при пусках или самозапусках электродвигателей, а также при повреждениях в высоковольтной сети. Алгоритм ДР основан на анализе переходного процесса, возникающего при КЗ, пусках или самозапусках электродвигателей. В основу алгоритма заложен анализ активного тока при возникновении КЗ в кабельных линиях и реактивного в случае пуска или самозапуска электродвигателей.

Особенность алгоритма ДР – анализ не абсолютных величин токов, а их производных, что существенно увеличивает зоны резервирования, ограниченные минимальным диапазоном измерения цифрового устройства, и позволяет с высокой точностью определить границу зоны ДР вне зависимости от нормируемых погрешностей измерений. Принцип функционирования данного алгоритма требует детального рассмотрения в отдельной статье.

Сегодня БМРЗ-0,4 – это единственное в мире устройство, которое проверено эксплуатацией и натурными испытаниями с реальными КЗ, выполняющее ДР отказов защит выключателей 0,4 кВ. Блоки БМРЗ-0,4 широко применяются на объектах нефтегазовой промышленности и в процессе эксплуатации зарекомендовали себя как надежное и качественное комплексное решение по защите и автоматике подстанции.

ВЫВОДЫ

В каждом проектном или эксплуатационном случае требуется проверка зон ДР для предотвращения пожаров в кабельных каналах. Проверку необходимо проводить для всех схем с кабельными линиями длиной более 60 метров.
Существующие модели автоматических выключателей не могут обеспечить ДР по принципу действия защиты.
Многолетний опыт эксплуатации доказал, что блоки БМРЗ-0,4 позволяют решить актуальную проблему ДР благодаря применению принципиально нового алгоритма.

ЛИТЕРАТУРА

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

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector