Защита электрических сетей 0,4 кВ

    характеристика  «D» и «К» - то же 10…14 ;

    характеристика  «L» - то же 3…4 ;

    характеристика «U» - то же 6…9 ;

    характеристика  «Z» - то же 2,5…3,5 ;

    В литературе встречаются термины: кратность тока электромагнитного расцепителя, кратность отсечки, уставка тока электромагнитного расцепителя.

    Время срабатывания в зоне токов короткого замыкания t_{c .о}, с. определяет время выдержки до разрыва электрической цепи при достижении протекающего через выключатель тока величины, равной или превышающей уставку тока электромагнитного расцепителя. Нормируется для селективных выключателей с регулируемой выдержкой времени и равно 0,1÷0,7 с. У неселективных нетокоограничивающих выключателей время срабатывания отсечки, как правило, не превышает 0,1с. и приводится в каталогах.

    Предельная  коммутационная способность  ПКС, кА – максимальное значение тока короткого замыкания, которое выключатель способен включить и отключить несколько раз, оставаясь в исправном состоянии. Одноразовый ПКС (ОПКС) называется наибольшее значение тока, которое выключатель может отключить один раз. После этого дальнейшая работа выключателя не гарантируется.

    4.5.Условия  выбора и проверки автоматических  выключателей. 

    4.5.1. Автоматические выключатели выбираются по параметрам нормального режима и проверяются из условия пиковых режимов и режимов коротких замыканий.

    4.5.1.1. Соответствие номинального напряжения автоматического выключателя номинальному напряжению сети

     ,                                                (4.1)

где – номинальное напряжение автоматического выключателя (указывается в паспортных данных);

     – номинальное напряжение сети;

    4.5.1.2. Соответствие номинального тока автоматического выключателя расчётному току защищаемой цепи

     ,                                                  (4.2)

где – номинальный ток автоматического выключателя (принимается по каталожным данным), А;

        – максимальный рабочий  ток цепи защищаемой автоматом, А.

    4.5.1.3. Тепловой расцепитель автоматического выключателя выбирают из условия отстройки от рабочих и пиковых токов электроприёмников.

    Для электрических сетей осветительной  нагрузки

     ,                                        (4.3)

где – номинальный ток теплового расцепителя, А;

 – максимальный рабочий  ток цепи, защищаемой автоматическим  выключателем, А;

     – коэффициент надёжности, принимаемый  равным:

 –  для электрических цепей ламп накаливания и люминистцентных ламп при защите автоматическим выключателем с тепловым расцепителем. А также цепей для люминисцентных ламп при автоматическом выключателе с комбинированным расцепителем;

  - для электрических цепей ламп высокого давления (ДРЛ) при защите автоматическим выключателем с тепловым расцепителем, а также при защите цепей ламп накаливания и ламп высокого давления при защите  автоматическими выключателями с комбинированным расцепителем.

    Для электрических цепей трансформаторов  сварочных агрегатов, преобразователей электрической энергии, печей и т.п.

                                                  (4.4)

где – номинальный ток трансформатора, А;

    – коэффициент надёжности, .

    Для электрических цепей электродвигателей и смешанной нагрузки

                                           (4.5)

где – пиковый ток одного электродвигателя, группы электродвигателей или смешанной нагрузки, А;

     – коэффициент надёжности, K_Н=0,4 для двигательной нагрузки;

     для смешанной нагрузки;

    4.5.1.4. Электромагнитный расцепитель автоматического выключателя выбирают из условий отстройки от пиковых токов электроприёмников.

                                                            (4.6)

где – ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А;

      – коэффициент надёжности  отстройки, 

     ,                                            (4.7)

где 1,05 – коэффициент, учитывающий, что  в нормальном режиме напряжение может  быть на 5% выше номинального напряжения электроприёмника;

     – коэффициент запаса, принимается равным 1,1 [1];

– коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в пиковом токе электроприёмника;

     – при защите двигательной нагрузки [7];

– коэффициент, учитывающий возможный разброс тока срабатывания отсечки относительно уставки. Принимается по каталожным данным. Для автоматических выключателей общего применения серий АП-50, А-3700, ВА, АЕ 20 K_р = 1,3 [7].

    Следовательно, для защиты электрических цепей с двигательной нагрузкой 

    

    Для защиты электрических цепей с  трансформаторной нагрузкой  .

    Для защиты электрических цепей с  лампами накаливания 

    4.5.2. Проверяют эффективность защиты электрических сетей от перегрузки.

    Защита  от перегрузок будет эффективна, если выполняются условия:

    Для невзрывоопасных помещений (зон)

                                                   (4.8) 

где  – ток срабатывания от перегрузки, А;

- длительно допустимая электрическая  нагрузка проводников электрической сети, А.[1].

    Для взрывоопасных помещений (зон)

     .                                              (4.9)

    Ток срабатывания от перегрузки определяется по каталожным данным автоматических выключателей.

    Можно не проверять защиту от перегрузки кабеля питающего электродвигатель, если последний защищён тепловым реле, имеющим соответствующую уставку.

    4.5.3. Проверяют соблюдение условия селективности.

    При выборе в качестве аппаратов защиты неселективных выключателей следует обеспечить их селективное действие хотя бы при однофазных коротких замыканиях.

,                            (4.10)

где - ток срабатывания отсечки одной из двух последовательно соединённых защит, расположенной ближе к источнику питания, А;

– наибольшее значение тока однофазного КЗ в конце зоны действия одной из защит, расположенной ближе к источнику питания, А;

      – коэффициент надёжности отстройки;

     – коэффициент запаса [1]

     – коэффициент разброса (принимается  по каталожным данным).

    При выборе в качестве аппаратов защиты селективных выключателей с регулируемой выдержкой времени срабатывания отсечки, селективность обеспечивается при выполнении условия

                                    (4.11)

где – время срабатывания отсечки автоматического выключателя расположенного ближе к источнику питания;

– время срабатывания отсечки автоматического выключателя расположенного дальше от источника питания;

– ступень селективности, зависящая  от типа селективного выключателя и принимаемая по каталогу, с.

    В этом случае избирательность действия защит обеспечивается возрастанием времени срабатывания по цепи от конечного потребителя до ввода в электроустановку.

    Причём  ближний к потребителю автоматический выключатель  должен иметь минимальное время срабатывания, т.е. быть неселективным. При выполнении этих условий удаётся построить селективную защиту электрической сети во всём диапазоне сверхтоков.

    4.5.4. Автоматические выключатели проверяют:

    4.5.4.1. По условию стойкости при КЗ

                                                (4.12)

где – предельная коммутационная способность автомата (принимается по каталогу).

– максимальное значение трёхфазного тока при КЗ в месте установки автомата.

    Допускается поверять автоматический выключатель по значению тока одноразовой предельной коммутационной способности (ОПКС), а также устанавливать нестойкие при КЗ выключатели или группы выключателей, если они защищены расположенными ближе к источнику питания стойкими при К.З. выключателем, обеспечивающем мгновенное отключение всех КЗ с током, равным или большим тока ОПКС, указанных нестойких выключателей [1].

    4.5.4.2. На  электродинамическую стойкость автоматического выключателя                       

                                                        (4.13)

где – ток электродинамической стойкости электрического аппарата при коротком замыкании, кА;

     – ударный ток короткого замыкания.

                                 ,                                (4.14)

где – ударный коэффициент для сетей 0,38 кВ, 10 кВ принимается равным 1 [9].

    Проверку  не выполняют, если значение электродинамической стойкости в каталоге отсутствует.

    4.5.4.3. На  термическую стойкость  автоматического выключателя

                                (4.15)

где и – ток и время термической стойкости аппарата защиты;

    – интеграл Джоуля, А²·с;

- тепловой импульс тока трёхфазного КЗ в месте установки аппарата защиты [9].

    Проверку  не выполняют, если значение и в каталоге отсутствует.

    Автоматический  выключатель является термически стойким  при всех временах отключения, определяемых его защитной характеристикой.

    4.5.4.4. На чувствительность отсечки к однофазному току КЗ в конце линии

.,                                (4.16)

где – минимальное значение тока однофазного КЗ в конце защищаемой зоны, А;