Защита электрических сетей 0,4 кВ

 
 
 
 
 
 
 
 

    Защита  электрических сетей 0,4 кВ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1.Защита  электроустановок. Общие положения.

    1.1. Согласно ПУЭ [1] все электрические сети электроустановок делятся на две группы:

    а) защищаемые только от токов короткого  замыкания;

    б) защищаемые только от токов короткого замыкания и от перегрузки.

    Электрические сети должны иметь защиту от токов  короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время  отключения и требования селективности.

    Защите  от перегрузки подлежат сети:

    внутри  помещений, выполненные открыто проложенными проводками с горючей наружной оболочкой или изоляцией;

    осветительные в жилых, общественных и торговых помещениях, служебно-бытовых помещениях, включая сети для бытовых и переносных электроприёмников, а также в пожароопасных помещениях;

    силовые сети на промышленных предприятиях, в жилых и общественных зданиях, в торговых помещениях, когда по условиям технологического процесса может возникнуть длительная перегрузка проводов и кабелей;

    во  взрывоопасных наружных установках независимо от условий технологического процесса.

    Все остальные сети не требуют защиты от перегрузки и защищаются только от токов коротких замыканий.

    1.2. В качестве аппаратов защиты должны применяться автоматические выключатели и предохранители. Для обеспечения требования быстродействия, чувствительности или селективности допускается при необходимости применение устройств защиты с использованием выносных реле.[1]

    1.3. Согласно ГОСТ [3] электроустановка должна быть защищена одним или несколькими устройствами защитного отключения в случае появления сверхтоков или недопустимых токов утечки.

    1.3.1. Устройства защиты должны выбираться с учётом параметров электроустановки, ожидаемых токов короткого замыкания, характеристик нагрузки, условий прокладки и тепловых характеристик проводников.

    1.3.2. Кривая временной характеристики, соответствующая допустимой тепловой нагрузке защищаемой электропроводки, должна лежать выше зоны временной характеристики устройства защиты для всех возможных токов КЗ между минимальными и максимальными значениями.

    1.3.3. Время отключения помимо полного тока короткого замыкания в любой точке цепи не должно превышать времени, в течение которого температура проводников достигает допускаемого предела.

    1.3.4. Для короткого замыкания продолжительностью до 5 с время t, в течение которого превышение температуры проводников от наибольшего значения допускаемой температуры в нормальном режиме до предельно допустимой температуры может быть приблизительно подсчитано по формуле

      ,                                           (1.1)

где – продолжительность, с;

 – сечение,  мм²;

 – действующее  значение тока короткого замыкания,  А;

      – для  медных проводников с поливинилхлоридной изоляцией;

– для медных проводников с резиновой изоляцией (в т.ч. с изоляцией из бутиловой резины и этиленпропиленовой резины), с изоляцией из сшитого полиэтилена;

 – для алюминиевых проводников с поливинилхлоридной изоляцией;

 – для  алюминиевых проводников с резиновой  изоляцией (в т.ч. с  изоляцией из бутиловой резины и этиленпропиленовой резины), с изоляцией из сшитого полиэтилена;

 – для соединения медных проводников, выполненных пайкой, что соответствует температуре 160 °С.

   Значения  предельно допускаемых температур нагрева проводников при коротком замыкании (КЗ) приведены в [1,11].

   Вышеуказанная формула может быть представлена в виде

      .                          (1.2)

    Значение должно указываться предприятиями изготовителями, как технический параметр изделия.

    На  практике проверка вышеуказанных условий  требует расчёта максимальных и минимальных ожидаемых токов короткого замыкания, времени срабатывания и определения минимального сечения обеспечивающего термическую стойкость кабеля к токам КЗ [3,11]

      .              (1.3)

    1.3.5. Проверка проводов и кабелей по условиям термической стойкости к токам короткого замыкания проводится после выбора аппаратов защиты и определения времени срабатывания защиты.

    Если  время срабатывания защиты известно заранее, (например, при использовании для защиты неселективных выключателей имеющих электромагнитный расцепитель), то проверку на термическую стойкость целесообразно производить сразу после выбора проводов и кабелей и определения токов короткого замыкания.

    Примечание. Для проводников малого сечения (меньше 10 мм²) значения К находятся в стадии рассмотрения и поэтому определение термической стойкости проводников такого сечения по выражению (1.3) не представляется возможным. 
 
 

2.Определение  пиковых токов  электроприёмников.

    2.1. «Пиковыми токами» называются сверхтоки в ненормальных режимах работы электроустановок, возникающие кратковременно, но способные вызвать срабатывание аппаратов защиты.

    2.2. Пиковый ток зависит от вида электроприёмника. Так для двигателя этот ток является пусковым

      ,                        (2.1)

где – кратность пускового тока электродвигателя

 – номинальный ток электродвигателя, А.

    2.3. Если к линии подключены несколько двигателей, то пиковый ток определяется пусковым током двигателя наибольшей мощности

     

 ,                        (2.2)

где  – кратность пускового тока двигателя наибольшей мощности;

     – номинальный ток электродвигателя наибольшей мощности, А;

     – расчётный ток группы электродвигателей, А.

    2.4 Пиковый ток на вводе в электроустановку определяют по выражению (2.2) или через коэффициент, учитывающий пуск или самозапуск по выражению

      ,                             (2.3)

где – коэффициент самозапуска, принимаемый в пределах 1,2÷2,4 в зависимости от соотношения видов электроприёмников на вводе в электроустановку или на вводе распределительного щита

     – максимальный расчётный ток  при смешанной нагрузке, А.

      Пиковый ток группы электродвигателей, которые могут включаться одновременно, необходимо принимать равным сумме пусковых токов этих двигателей.

    2.5. Для выбора защиты трансформаторов сварочных агрегатов, преобразователей электрической энергии, печей и т.п. под пиковым током понимают бросок тока намагничивания этих трансформаторов

       ,                         (2.4)

где – коэффициент, учитывающий бросок тока намагничивания трансформатора ,

      – номинальный ток трансформатора, А.

    2.6. Броском тока сопровождается и включением ламп накаливания и нагревателей сопротивления. Длительность процесса нагрева нити накала зависит от мощности лампы и лежит в пределах от 0,06 до 0,1 с., а кривая изменения тока представляет собой экспоненту.

    Для ламп накаливания и нагревателей сопротивления мощностью до 500Вт  , т.к. толчки тока при включении этих элементов кратковременны и влияния на качество электрической энергии практически не оказывают.

    Для более мощных ламп накаливания и  ртутнодуговых ламп кратность пикового тока значительна и он определяется по выражению:

      ,                      (2.5)

где – коэффициент изменения сопротивления нити накала вследствие изменения температуры, находится в пределах 10÷14;

  – номинальный ток лампы накаливания или группы ламп, А. 
 
 
 
 

3.Защита  предохранителями.

    3.1. Плавкие предохранители предназначены для защиты электрических сетей и оборудования от сверхтоков перегрузок и коротких замыканий.

    3.2. Для расчета защиты, выполненной с помощью плавких предохранителей, необходимы следующие данные:

    номинальное напряжение предохранителя;

максимальный  ток короткого замыкания (КЗ), отключаемый предохранителем;

    номинальный ток предохранителя;

    номинальный ток плавкой вставки предохранителя;

    защитная  характеристика предохранителя.

    Большинство этих данных указывается в информационных материалах заводов-изготовителей, часть их нормирована соответствующими ГОСТами.

    3.2.1. Номинальным напряжением предохранителя называется указанное на нем напряжение, для продолжительной работы при котором он предназначен.

    Действительное  напряжение сети не должно превышать номинального напряжения предохранителя больше чем на 10 %.

    Большинство предохранителей могут работать и при напряжении сети меньшем номинального, но основные данные их при этом изменяются, что указывается в информации завода-изготовителя.

    3.2.2. Номинальным током предохранителя называется указанный на нем ток, равный наибольшему из номинальных токов плавких вставок, предназначенных для данного предохранителя. Практически это максимальный длительный ток, пропускаемый предохранителем по условию нагрева его деталей, кроме вставок.

    3.2.3. Максимальным отключаемым током (разрывной способностью), предохранителя называется наибольшее действующее значение периодической составляющей тока, отключаемого предохранителем без разрушения и опасного выброса пламени или продуктов горения электрической дуги.

    Это значение для каждого типа предохранителя может изменяться в зависимости от напряжения, номинального тока, значения cosφ в отключаемой цепи и прочих условий.

    Имеются конструкции предохранителей с  так называемым ограничением тока КЗ. Это ограничение достигается тем, что время сгорания вставки и гашения дуги настолько мало, что ток не успевает достигнуть своего амплитудного значения в первый полупериод после начала КЗ. Эта величина называется максимальным пропускаемым предохранителем током.

    3.2.4. Номинальным током плавкой вставки предохранителя называется указанный на ней ток, для продолжительной работы при котором она предназначена.