Защита электрических сетей 0,4 кВ

    Практически это максимальный длительный ток, пропускаемый вставкой, по условию допустимого нагрева самой вставки.

    Обычно, кроме номинального тока вставки, указывают  еще два значения так называемых испытательных токов, по которым калибруются вставки.

    Нижнее  значение испытательного тока плавкая  вставка должна выдерживать определенное время, обычно I ч, не расплавляясь; при верхнем значении испытательного тока вставка должна перегорать за время не больше определенного, обычно также 1 ч.

    Основными данными для определения времени  сгорания вставки, а, следовательно, и селективности последовательно включенных предохранителей являются их защитные характеристики.

    Защитной  времятоковой характеристикой  предохранителя называется зависимость полного времени отключения (суммы времени плавления вставки и времени горения дуги) от отключаемого тока.

    Защитная  характеристика может задаваться заводами в двух видах: как полное время отключения, равное сумме значений времени плавления вставки и горения дуги, или же отдельно время плавления вставки и отдельно время горения дуги. Строго говоря, при расчетах селективности необходимо сравнивать время плавления вставки, установленной ближе к источнику питания, с полным временем отключения вставки, установленной дальше от источника питания. Но на практике обычно используются защитные характеристики в виде полного времени отключения, что допустимо, так как разбросы в значениях времени плавления и отключения так велики, что перекрывают неточности расчетов.

    Защитные  характеристики обычно даются в виде графика, в прямоугольных координатах. По вертикальной оси координат откладывается время, а по горизонтальной оси — кратность тока, отключаемого предохранителем, к номинальному току вставки, или отключаемый ток.

    Для уменьшения размеров чертежа график строится в логарифмическом масштабе — вместо действительных величин на осях координат откладываются величины, пропорциональные их десятичным логарифмам.

    Действительное  время отключения может значительно  отличаться от средних значений, указываемых заводом-изготовителем на защитных характеристиках. Опытным путем установлено, что в крайних случаях при совпадении всех неблагоприятных факторов, влияющих на время отключения, отклонение действительного времени отключения от заводских данных предохранителей до 1 кВ может доходить до ± 50 %. Такой разброс принимается при проверке селективности в особо ответственных цепях, где неселективная работа предохранителей недопустима.

     В наиболее распространенных случаях обычно принимается разброс в значениях времени отключения ± 25 %. При этом допускается в редких случаях возможность неселективной работы предохранителей.

    3.3. Для проверки селективности заводские характеристики перестраиваются в расчетные. По заводской характеристике при произвольном значении тока определяют среднее время отключения t₁. Если требуется особо надежная селективность, то значение t₁ увеличивают и уменьшают на 50 % и полученные значения времени откладывают на перпендикуляре, восстановленном из точки .Задаваясь другими значениями токов, строят область, ограниченную двумя кривыми. В пределах этой области лежат возможные значения полного времени отключения.

    Для обычных случаев, когда за основу принимается разброс ±25 %, построение производят аналогично, используя для этого значения 1,25t и 0,75t.

    3.4. Плавкие предохранители выбирают по следующим условиям:

     По  номинальному напряжению

  ,                                             (3.1)

где – номинальное напряжение предохранителя, В,

      – номинальное напряжение  сети, В.

     По  номинальному току плавкой  вставки:

    Для электрических сетей осветительной  нагрузки

      ,                       (3.2)

где – номинальный ток плавкой вставки, А,

      – максимальный расчетный ток цепи осветительной нагрузки, А,

      – коэффициент надёжности.

Для электрических сетей ламп накаливания  и люминесцентных ламп        , для электрических сетей ламп ДРЛ .

    Для электрических цепей трансформаторов                      

      ,                                       (3.3)

где – номинальный ток трансформатора, А,

      – коэффициент надёжности,  

    Для электрических цепей электродвигателей 

      ,                                (3.4)

где – пиковый ток электродвигателя, А,

      – коэффициент надёжности, .

    3.5. Плавкие предохранители проверяют по следующим условиям:

     По  эффективности защиты от перегрузки:

    для невзрывоопасных помещений 

      ,                         (3.5)

    для взрывоопасных помещений 

      ,                           (3.6)

где – длительно допустимая нагрузка проводов и кабелей, А.

     По  чувствительности защиты к однофазным токам  короткого замыкания в конце защищаемой зоны [1,2] 

,                                             (3.7)

где – полное время отключения сети, с,

      – время срабатывания предохранителя, с,

     – время гашения дуги 1÷10 мс.

    Это условие справедливо для цепей  распределительных, групповых, этажных и др. щитов и щитков, а также для электрических цепей стационарных электроприёмников;

     По  предельному отключающему току предохранителя 

      ,                                                  (3.8)

где – предельно отключаемый ток предохранителем, кА (принимается по паспортным данным предохранителя),

– максимальный ожидаемый ток  короткого замыкания в месте  установки предохранителя, кА.

По  селективности защиты

    При установке разнотипных предохранителей селективность оценивается по карте селективности, причём во всей зоне совместного действия защит должно выполняться условие    

     ,                               (3.9)

где – время отключения последующей защиты, с (расположенной ближе к источнику питания)

 – время отключения предыдущей  защиты, с (расположенной ближе  к потребителю)

     – ступень селективности, с.

    При установке однотипных предохранителей  селективность будет обеспечена, если плавкие вставки каждых двух последовательно включённых предохранителей отличаются одна от другой не менее чем на две ступени по шкале номинальных токов плавких вставок. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Защита автоматическими выключателями

    4.1. Автоматические выключатели предназначены для проведения тока в нормальных условиях и отключения тока при коротких замыканиях, перегрузках и недопустимых снижениях напряжения, а также для нечастых оперативных включений и отключений электрических цепей.

    4.2. В качестве элементов защиты в автоматических выключателях применяются встроенные реле. По конструкции они являются первичными реле прямого действия, воздействующие непосредственно на механизм расцепления автоматического выключателя.

    4.3. Автоматические выключатели можно классифицировать по следующим признакам:

    по  виду коммутирующего тока – постоянный или переменный;

    по  количеству полюсов – 1,2,3 или 4 полюса;

    токоограничивающие  и нетокоограничивающие;

    по  виду расцепителя:

    с электротермическим (тепловым) или электронным инерционным расцепителем максимального тока с зависимой от тока выдержкой времени;

    с электромагнитным или электронным расцепителем максимального тока с мгновенным или замедленным действием с практически независимой от тока скоростью срабатывания;

    с расцепителем минимального напряжения;

    с независимым расцепителем (для дистанционного отключения выключателя);

    неселективные или селективные – без выдержки времени или с выдержкой времени в зоне токов короткого замыкания;

    по  виду привода – с ручным приводом или электроприводом.

    Конструкцией  выключателя может предусматриваться  наличие или теплового (полупроводникового), или электромагнитного расцепителя, либо наличие теплового и электромагнитного расцепителя одновременно – так называемый комбинированный расцепитель.

    С помощью неселективных автоматических выключателей выполнить защиту, селективную  с нижестоящими автоматическими  выключателями, затруднительно, и они, как правило, применяются для защиты конечного элемента электрической цепи, наиболее удалённого от источника питания.

    4.4. Для расчёта защиты, выполненной с помощью автоматических выключателей, имеющих комбинированные расцепители, необходимо знать следующие нормированные технические характеристики;

    Номинальное напряжение U_н.,В. – напряжение переменного или постоянного тока, протекающего через автоматический выключатель, при котором нормируются его технические характеристики;

    Номинальный ток выключателя  I_н.а, А. – нормируемое значение тока, протекающего в длительном режиме через автоматический выключатель при нормальных условиях эксплуатации. Определяется его контактами и другими проводящими частями;

    Номинальный ток теплового  расцепителя I_н.т, А – калиброванное значение рабочего тока, при длительном протекании которого не происходит отключения автоматического выключателя. Калиброванные значения номинального рабочего тока теплового расцепителя выбираются из стандартного ряда, но не могут превышать номинального тока выключателя;

    Ток срабатывания при  перегрузке I_с.п, А – ток, приводящий к срабатыванию автоматического выключателя за время, достаточного для достижения установившегося теплового состояния. В каталожных данных задаётся отношением

      Уставка по току срабатывания в зоне токов короткого замыкания (ток срабатывания отсечки) I_с.о, А. – такое значение тока, при котором происходит практически мгновенное срабатывание автоматического выключателя с разрывом электрической цепи. Нормируется либо в единицах тока, либо как величина, кратная току теплового расцепителя

    Для автоматических выключателей выполненных  в стандартах DIN, уставка по току срабатывания в зоне короткого замыкания стандартизована и определяется как характеристика мгновенного расцепления и имеет обозначение:

    характеристика  «В» - ток электромагнитного расцепителя лежит в пределах 3…5 ;

    характеристика  «С» - то же 5…10 ;