Меню

Защита от токов включения это



Токовая защита

Токовая защита — это защита, принцип действия которой основан на контроле тока. Токовая защита максимального типа срабатывает при превышении контролируемым током определенного уровня (тока срабатывания). Токовая защита минимального типа срабатывает при уменьшении тока до определенного уровня (тока срабатывания). В зависимости от того, каким образом обеспечивается селективность действия с последующей (от источника питания) защитой, различают максимальную токовую защиту (МТЗ) и токовую отсечку (ТО). В радиальных (разомкнутых) сетях на ВЛ класса напряжения 6-10 кВ и выше наиболее распространённым вариантом организации защит от трёхфазных и междуфазных коротких замыканий является применение двухступенчатой защиты, включающей МТЗ и ТО. Для реализации МТЗ в ряде случаев применяются реле с зависимой от времени защитной характеристикой, а для ТО — всегда с независимой. При этом защита может выполняться на двух отдельных реле, или на одном реле, совмещающем обе ступени (например, РТ-80 и РТ-90), а также на базе цифровых многоступенчатых реле (SPAC и др.).

Максимальные токовые защиты (МТЗ) — это токовые защиты максимального типа, селективность действия которых обеспечивается за счет разных выдержек времени срабатывания. Выбор тока срабатывания МТЗ осуществляется таким образом, чтобы его значение превышало максимальный рабочий ток в месте установки защиты на величину, которая зависит от коэффициентов надёжности и возврата реле, а также от коэффициента самозапуска (обычно не менее, чем в 1,2 — 2,0 раза). Это исключает возможность ложного действия защиты в нормальном режиме работы сети. При протекании тока КЗ срабатывание реле, как было отмечено ранее, происходит с определённой задержкой. Время срабатывания предыдущей (от источника питания) защиты должно быть больше, чем время срабатывания последующей, на величину так называемой ступени селективности Δt (порядка 0,2 — 1,0 с — в зависимости от типа реле, на базе которых выполнены защиты). Таким образом, в радиальных секционированных сетях при коротком замыкании в конце линии первой должна сработать ближайшая к месту возникновения КЗ защита, а в случае её отказа (через промежуток времени, равный ступени селективности) — предыдущая защита. Очевидно, что недостатком МТЗ является «накопление» задержек по времени, т.е. увеличение времени срабатывания защиты при переходе от конца линии к источнику. Следует учитывать, что токи короткого замыкания тем выше, чем ближе место возникновения КЗ к источнику питания. Таким образом, в радиальных секционированных сетях время отключения повреждённой линии посредством сигнала МТЗ при наиболее тяжёлых КЗ вблизи питающих шин может оказаться неприемлемым с точки зрения термической стойкости оборудования. Считается нормальным, если максимальная уставка по времени срабатывания не превышает 2,0 — 2,5 с. Коэффициент чувствительности МТЗ определяется как отношение тока междуфазного КЗ в конце защищаемой зоны к фактическому току срабатывания защиты, и в соответствии с требованиями ПУЭ (см. п.3.2.1. — 4.1.) должен составлять не менее 1,5 (для зоны дальнего резервирования в пределах действия последующей защиты — около 1,2).

Токовые отсечки (ТО) — это токовые защиты максимального типа, селективность действия которых обеспечивается за счет ограничения зоны действия (отсекания) за счет выбора тока срабатывания больше, чем максимальый возможный ток короткого замыкания при повреждении в конце зоны действия. ТО представляет собой защиту с абсолютной селективностью, которая может срабатывать без задержки по времени, и отключать поврежденные элементы ЭЭС. Коэффициент чувствительности ТО, исходя из п.3.2.26. ПУЭ, может быть рассчитан как отношение тока трёхфазного КЗ в месте установки защиты к фактическому току срабатывания отсечки, и должен составлять не менее 1,2. Иначе говоря, зона действия токовой отсечки должна покрывать около 20% от длины линии. Недостатком токовой отсечки является ограниченность зоны действия, поэтому она применяется только совместно с МТЗ в качестве второй ступени; при этом ТО обладает абсолютной селективностью, т.к. величина тока КЗ вне защищаемой зоны всегда меньше тока срабатывания отсечки.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Что такое УЗО — назначение, принцип действия, маркировка и виды

Если вы обратили внимание на данную статью, то наверняка не так давно задались вопросом – «Что такое УЗО и каково его предназначение?». Мы попытаемся максимально подробно ответить на данный вопрос. Ну а для начала скажем, что аббревиатура УЗО расшифровывается как устройство защитного отключения .

Что такое УЗО - назначение, принцип действия, маркировка и виды

Что такое УЗО в электрике

Несмотря на то, что в наши дни электропроводка максимально защищена от контактов с людьми и печальных последствий, от утечек никуда не деться. Тут-то незаменимым помощником и станет УЗО. Прибор молниеносно среагирует на повышенное значение тока в месте утечки и перекроет подачу электроэнергии.

УЗО – это один из основных «винтиков» в защитной автоматике нынешних электрических сетей. Прибор коммутирует электроцепи и защищает их от токов, которые протекают по нежелательным при стандартных условиях проводящим путям. Это повысит шансы на то, что ваше жилье или предприятие будет защищено от пожаров, и никто не пострадает от разряда тока.

Отметим, что у данного аппарата есть функция включения или отключения электроцепей. Иными словами, он может производить их коммутацию. Соответственно, прибор является коммутационным.

Для чего устанавливают УЗО

Многие потребители слышали о существовании такого чудо-аппарата, как УЗО, но далеко не все знают, для чего оно нужно. Понять общие принципы функционирования агрегата можно даже без наличия глубоких познаний в электричестве. До недавних времен в жилых домах УЗО не использовали. Но в наши дни все изменилось, и теперь приборы всё чаще стали встречаться в квартирах, поэтому стоит узнать о них побольше.

Что такое УЗО - назначение, принцип действия, маркировка и виды

Как уже было сказано, УЗО устанавливают для того, чтобы предотвратить утечки тока, приводящие к возгоранияю проводки и пожарам. Кроме того, УЗО убережет вас от удара током, что может привести к существенным проблемам со здоровьем или, не дай Бог, летальному исходу при контакте с неизолированными проводами и токопроводящими секциями электрооборудования.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! УЗО отличается от автоматов, защищающих проводку от перегрузок и коротких замыканий, его цель существенно повысить защищенность людей.

Принцип действия УЗО

Функционирование устройства построено на фиксации тока утечки на «землю» и отключении электросети в случае такого ЧП. Наличие утечки прибор фиксирует только по разнице между токами: теми, что вышли из прибора, и теми, что вернулись обратно.

Что такое УЗО - назначение, принцип действия, маркировка и виды

Если с электросетью все в порядке, то токи идентичны по величине, однако разнятся по направлению. Как только появляется утечка — к примеру, вы дотронулись до незаизолированного на 100% провода — часть тока уходит «на землю» по другому контуру (в данном случае – посредством тела человека). Как результат, ток, вернувшийся в УЗО через нейтраль, будет меньше вышедшего.

То же самое происходит, если в одном из электрических приборов повредилась изоляция. Тогда под напряжением оказываются корпус или другая деталь. Задевая их, человек создает еще один контур «на землю». В этом случае часть тока будет двигаться по нему, то есть, баланс разрушится.

Конечно, если изоляция повреждена, то контур ответвления может появиться и без участия человеческого тела. В данной ситуации прибор также отреагирует на 100% и убережет участок сети от печальных последствий вроде перегрева и пожара.

Что такое УЗО - назначение, принцип действия, маркировка и виды

Когда необходима установка УЗО?

Устройство показано к установке, когда существует необходимость защитить групповые линии, обеспечивающие питание розеток штепсельного типа для переносных электроприборов. Обязательно следует устанавливать УЗО, если автовыключатель или предохранитель не предоставляет время автоотключения 0,4 секунды с учетом номинального напряжения 220 В из-за малых показателей токов короткого замыкания.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Рекомендовано применение дифференциального автомата, который представляет из себя единый прибор УЗО с автовыключателем, надежно защищающим от сверхтока и утечек.

Кроме того, рекомендуется устанавливать УЗО, если в вашей семье есть люди, «любящие» неосторожно обращаться с электропроводкой. Самый простой случай: человек сверлит стену, при этом опираясь босой ногой на батарею, и задевает фазный провод. Тот пролетает по цепочке «металлический корпус дрели — рука — грудная клетка — нога — батарея» и приводит к ужасным последствиям: параличу сердца или остановке дыхания (иногда – все вместе). Если у вас установлено УЗО, оно мгновенно «поймет», что часть тока не вернулась, и тут же отключит электричество. Да, удар током произойдет, но разряд будет минимальным.

Когда УЗО не поможет?

Впрочем, не стоит считать УЗО панацеей от любых бед с электричеством. Прибор не настолько умен, чтобы понять, что именно включено в электрическую цепь – лампочка или человек. Отключение произойдёт только при наличии утечки.

УЗО не спасает от перенапряжения, в т.ч. от импульсного, а также от низкого напряжения, которое «убивает» электродвигатели — в холодильнике, стиральной машинке и так далее.

Агрегат также не защищает от короткого замыкания. Эту задачу выполняет автоматический выключатель или дифференциальный автомат.

Сколько УЗО нужно устанавливать?

Что такое УЗО - назначение, принцип действия, маркировка и виды

Чтобы определить точное количество УЗО, требуемое для конкретного помещения, понадобится специалист, который сможет провести соответствующие расчеты. Например, в 1-комнатной квартире, вероятнее всего, хватит одного такого прибора, рассчитанного на ток утечки в 30 мА. А вот в квартире с четырьмя комнатами при наличии 15 групп розеток понадобится не менее пяти УЗО, а также по одному устройству на всю группу освещения, электроплиту и водонагреватель.

Исходят обычно из того, что одна группа электроприборов — одно устройство защитного отключения 30 мА плюс одно противопожарное УЗО 100 или 300 мА.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Чтобы контролировать электропроводку в целом, на входе в частный дом рекомендуется устанавливать одно общее УЗО с номинальным отключающим током 300 мА в дополнение к расчетным.

Когда установка УЗО нецелесообразна?

Иногда устанавливать устройство просто нет смысла. Одной из таких ситуаций является наличие старой и дряхлой проводки. Умение УЗО обнаружить утечку может стать головной болью, если прибор начнет срабатывать непредсказуемо (а именно это и происходит при плохой проводке). В таком случае лучшим решением будет поставить УЗО не в цепь электроснабжения квартиры в целом, а в местах с повышенной опасностью для использования розеток.

Что такое УЗО - назначение, принцип действия, маркировка и виды

Нет смысла также покупать некачественное УЗО. На современном рынке можно обнаружить не только оригинальные устройства, но и широчайший ассортимент подделок неизвестного происхождения. Многие из таких приборов сделаны «на коленке за углом». Применение подобных устройств совершенно недопустимо и нецелесообразно. Перед покупкой внимательно изучите техническую документацию и сертификаты качества приобретаемого агрегата.

Не имеет смысла установка прибора в линиях, которые дают напряжение на стационарное оборудование и светильники, а также в общих электросетях.

Устройство

Устройство УЗО предполагает наличие:

  • датчика утечки;
  • поляризованного магнитного реле.

В основе действия прибора лежат законы, основывающиеся на входящей и выходящей электроэнергии в замкнутых цепях с предельно большими нагрузками. Это свидетельствует о том, что у тока должно быть только одно значение, вне зависимости от фазы прохождения.

Читайте также:  Цепь переменного тока с дросселем

Что такое УЗО - назначение, принцип действия, маркировка и виды

Внутри устройства находятся три магнитные катушки. Через первую проходит фаза, через вторую нуль. Ток создает магнитные поля на входе и на выходе катушек прибора.

Если все работает, как должно, взаимные поля уничтожают друг друга. Если на одной из катушек происходит нарушение баланса, то есть образуется утечка тока, то это приведёт к действию третей катушки, имеющей реле для отключения питания.

Основные технические характеристики

Каждое УЗО обладает определенным набором технических параметров, которые следует изучить перед приобретением:

Что такое УЗО - назначение, принцип действия, маркировка и виды

  • производитель;
  • наименование модели;
  • рабочий ток — предельная величина тока, которую прибор может коммутировать;
  • параметры электросети (напряжение и частота);
  • ток утечки — максимальная величина тока утечки, на которую реагирует прибор;
  • тип УЗО;
  • рабочий температурный диапазон;
  • номинальный условный ток короткого замыкания;
  • схема устройства УЗО.

Расшифровка маркировки

Маркировка наносится на корпус УЗО, что делает выбор нужной модели более удобным и легким. В первую очередь, указывается производитель, но там есть и другая важная информация:

  • «УЗО» или «ВД» — означает, что это устройство защитного отключения;
  • 16А – максимальный ток, на который рассчитаны контакты изделия и другие внутренние элементы;
  • In 30mA – ток утечки, при котором сработает УЗО;
  • 230В и 50Гц – напряжение и частота, при которых работает агрегат;
  • S — УЗО селективное;
  • знак «

Что такое УЗО - назначение, принцип действия, маркировка и виды

» — это означает, что устройство срабатывает на утечки переменного тока.

Кроме того, имеются надписи около каждого контакта для правильного подключения УЗО:

  • N (сверху) – на этот контакт заводится приходящий нулевой проводник;
  • 1(сверху) – сюда подсоединяется приходящий фазный проводник;
  • 2 (снизу) – в это место подсоединяется фазный проводник, отходящий на нагрузку;
  • N (снизу) или отсутствие буквы – подключается нулевой проводник, отходящий на нагрузку.

Чтобы выбрать УЗО, которое идеально подойдет именно для вашей электросети, необходимо детально разобраться в маркировке, пусть эта задача весьма кропотлива и утомительна.

Виды и типы

Современные производители предлагают самые разные виды и типы УЗО. Два самых популярных типа агрегатов по своему внутреннему исполнению на рынке электротоваров – это электромеханические (не зависят от силы тока) и электронные (зависят). Также выделяют селективные и противопожарные устройства.

Что такое УЗО - назначение, принцип действия, маркировка и виды

Электромеханическое

Электромеханические УЗО широко популярны в использовании и применяются в электрических цепях переменного тока. Чем это вызвано? Тем, что при обнаружении утечки такое устройство сработает, предотвратив печальные последствия даже при самом мизерном напряжении.

Что такое УЗО - назначение, принцип действия, маркировка и виды

Такой тип УЗО во многих странах считается эталоном качества и тем, которое обязательно к повсеместному использованию. Немудрено, ведь такое УЗО будет работоспособным даже при отсутствии нуля в сети и может спасти чью-то жизнь.

Электронное

Такие УЗО легко найти на любом строительном рынке. Разница их от электромеханических в наличии внутри платы с усилителем, для работы которой необходимо питание.

Что такое УЗО - назначение, принцип действия, маркировка и виды

Однако у таких УЗО, как уже было сказано, есть огромный недостаток – не факт, что они сработают при утечке тока (все зависит от напряжения в сети). Если отгорел ноль, а фаза осталась, то риск поражения током никуда не девается.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Мы ведем речь о преимуществах и недостатках УЗО в целом, а не конкретных моделей. Если сильно «повезет», вы можете стать обладателем некачественного УЗО как электромеханического, так и электронного.

Селективное

Главное отличие селективного УЗО от «собратьев» — наличие в схеме функции выдержки времени отключения цепи, которой питается нагрузка, т.е. селективности. Зачастую этот параметр не превышает 40 мс. Из этого мы делаем вывод, что селективные приборы не годятся для защиты от поражения при непосредственном прикосновении.

Что такое УЗО - назначение, принцип действия, маркировка и виды

Ещё одной особенностью селективных агрегатов является хорошая устойчивость по реакции на скачки тока и напряжения (вероятность ложных срабатываний почти нулевая).

Противопожарное

Как следует из названия, такие УЗО используются в системах электроснабжения квартир и домов для предотвращения возгораний. Однако защитить человека они не в состоянии так как ток утечки, на который они рассчитаны равен 100 или 300 мА.

Что такое УЗО - назначение, принцип действия, маркировка и виды

Обычно эти агрегаты устанавливаются в щитах учета или в этажных распределительных щитах. Их основная задача:

  • защита вводного кабеля;
  • защиты линий потребителей, в которых дифференциальная защита не установлена;
  • как дополнительная ступень защиты (если стоящий ниже него аппарат вдруг не сработал).

Количество полюсов

Так как УЗО работает на сравнении токов, которые проникают сквозь дифференциальный орган, то численность полюсов у агрегата совпадает с числом токоведущих проводников. В некоторых случаях УЗО дозволено использовать с 4-мя полюсами для работы в двух- или трехпроводной сети.

При этом не забудьте оставить в запасе свободные полюса фаз. Агрегат будет благополучно делать свое дело не полностью, а частично, что, в общем-то, невыгодно с финансовой точки зрения, но возможно.

Источник

Защита в действии. Принцип действия автоматического выключателя

Защита в действии. Принцип действия автоматического выключателя

Основные принципы работы автоматических выключателей

Защита в действии. Принцип действия автоматического выключателяТак как автоматический выключатель кроме коммутационных операций выполняет функции защиты электрических сетей и различного электрического оборудования в аварийных ситуациях, то его нужно рассматривать с учетом вариантов использования.
Коммутационные функции автоматический выключатель может выполнять не часто — не более 30 раз в сутки. Для более частых переключений, отключений и включений существуют специальные устройства и приборы.
Автоматические выключатели (автоматы) сконструированы таким образом, чтобы обеспечивалась простата и удобство их эксплуатации и обслуживания, особенно в установках большой мощности.
В основном, коммутация автоматических выключателей выполняется в ручном режиме, но есть модели, разработанные для использования со специальным (электромагнитным или электродвигательным) приводом. Такие устройства позволяют проводить управление выключателем дистанционно.
Но ручной (или приводный) режим управления относится к операции включения. Отключение автоматического выключателя (автомата) происходит в автоматическом режиме. Выключение может происходить при достижении максимально допустимых токов или (в некоторых устройствах) при достижении минимально допустимых токов.
В зависимости от функциональности автоматического выключателя их делят на:

  • • автоматы тока максимального,
  • • автоматы понижения напряжения,
  • • автоматы обратной мощности.

Автомат тока максимального применяется для разрыва электрической цепи в условиях достижения предельных нагрузок или тока короткого замыкания. Такое использование автоматического выключателя повторяет использование рубильника с предохранителями. Но в выключателе не нужно менять плавкие вставки, а достаточно его повторно включить. Хотя рубильник с предохранителем незаменим при некоторых особых режимах использования электрической системы.
Использование автоматических выключателей в условиях с повышенной влажностью или запыленностью должно быть в закрытом щите или шкафу с достаточной степенью защиты IP.
Скорость срабатывания (отключения цепи) определяется принципом работы и системой гашения дуги. Эти характеристики свойственны для токоограничивающих автоматов.
Регулируемая скорость срабатывания (отключения) автоматического выключателя реализована в селективных (регулируемых) автоматах.
Но если требуется защита от токов другой направленности по сравнению с рабочими, то применяют автоматы обратного тока.
Особую конструкцию имеют неполяризованные автоматические выключатели, которые могут отключать цепь, контролируя его величину во всех направлениях. Поляризованный автомат производит контроль величины тока только в одном направлении.

Конструкция автоматических выключателей

Защита в действии. Принцип действия автоматического выключателяКонструкция автоматического выключателя зависит от его назначения и предполагаемого применения.
Управление автоматическим выключателем может выполняться в ручном режиме или приводом (дистанционно). Ручное управление применяется для автоматов с номиналом до 1000 А. Причем включение должно производиться уверенно, без остановок и возвратов. Начатое движение рукоятки автомата должно закончиться его включением.
Привод управления автоматическим выключателем должен иметь исключение повторного включения при коротком замыкании. Но важную конструкционную особенность должны выполнять автоматические выключатели при срабатывании защитного механизма вне зависимости от положения включающего привода. Это достигается за счет применения специальных расцепителей.
Расцепитель автоматического выключателя отслеживает контролируемый параметр и управляет расцепляющим устройством.
Расцепители могут иметь несколько вариантов исполнения:

  • • электромагнитный — защищают от короткого замыкания цепи,
  • • тепловой — защищают от перегрузок цепи,
  • • комбинированный — совмещают защиту от КЗ и перегрузок,
  • • полупроводниковый — настраиваемые системы защиты с точной установкой параметров.

Если автоматический выключатель устанавливается для выполнения включения и отключения цепи без токов или коммутация производится редко, то применяют автоматы без расцепителя.
Различные автоматические выключатели могут иметь совершенно разную степень защиты IP. Так как автоматы применяются в различных условиях с различными факторами воздействия (пыль, влага и т.д.), то информация об их степени защиты и типаже должна быть указана в документации, прилагаемой к устройству. Хотя большинство производителей работают по ТУ (техническим условиям), некоторые автоматы получили уровень государственного стандарта (ГОСТ).

Узлы и механизмы автоматического выключателя

Конструкция автомата предусматривает применение многих механизмов и узлов, среди которых:

  • • контактная система,
  • • система расцепителей,
  • • система дугогашения,
  • • система управления,
  • • механизм свободного расцепления.

Контактная система — это неподвижные контакты установленные в корпус и подвижные контакты на оси (одинарный разрыв).
Система дугогашения — это дугогасительная камера со стальной решеткой или фибровые пластины (искрогаситель). Устанавливаются отдельно для каждого полюса автоматического выключателя.
Механизм свободного расцепления — шарнирный механизм с 3 или 4 звеньями. Выполняет отключение контактов при ручном и автоматическом управлении.
Расцепитель тока с электромагнитом — это якорный электромагнит срабатывающий при коротком замыкании. Существуют электромагнитные расцепители с системой гидравлического замедления, которые обеспечивают защиту от перегрузочных токов.
Расцепитель тепловой — это биметаллическая пластина с тепловой характеристикой. Когда ток перегрузки деформирует пластину, она создает усилие необходимое для отключения автомата.
Расцепитель на основе полупроводников — это прибор содержащий измерительный элемент, полупроводниковые реле и электромагнит на выходе, который связан с механизмом свободного расцепления.
Комбинированные расцепители — это сочетание нескольких систем защиты. Например, тепловые и электромагнитные.

Автоматические выключатели могут снабжаться многими другими устройствами и приспособлениями, которые помогают сконцентрировать в одном устройстве максимальное количество функций и характеристик. Все эти устройства ориентированы на удобное использование прибора с исключением дополнительных действий и операций по защите и коммутации электрической системы.
Особые конструкции автоматических выключателей, таких как автоматы с минимальным или независисмым расцепителем позволяют обеспечить дистанционное выключение. Применение специальных устройств замковой фиксации положения рукоятки обеспечивают дополнительную защиту персонала при выполнении ремонтных или регламентных работ. А сигнализация положения контактов автомата упрощает контроль рабочего режима электрической системы.
Поэтому, применение автоматических выключателей должно быть предварительно взвешенным и тщательно обдуманным. Это гарантирует максимальную функциональность электрических систем и обеспечит их надежную защиту.

Основные принципы работы автоматических выключателей

Защита в действии. Принцип действия автоматического выключателяТак как автоматический выключатель кроме коммутационных операций выполняет функции защиты электрических сетей и различного электрического оборудования в аварийных ситуациях, то его нужно рассматривать с учетом вариантов использования.
Коммутационные функции автоматический выключатель может выполнять не часто — не более 30 раз в сутки. Для более частых переключений, отключений и включений существуют специальные устройства и приборы.
Автоматические выключатели (автоматы) сконструированы таким образом, чтобы обеспечивалась простата и удобство их эксплуатации и обслуживания, особенно в установках большой мощности.
В основном, коммутация автоматических выключателей выполняется в ручном режиме, но есть модели, разработанные для использования со специальным (электромагнитным или электродвигательным) приводом. Такие устройства позволяют проводить управление выключателем дистанционно.
Но ручной (или приводный) режим управления относится к операции включения. Отключение автоматического выключателя (автомата) происходит в автоматическом режиме. Выключение может происходить при достижении максимально допустимых токов или (в некоторых устройствах) при достижении минимально допустимых токов.
В зависимости от функциональности автоматического выключателя их делят на:

  • • автоматы тока максимального,
  • • автоматы понижения напряжения,
  • • автоматы обратной мощности.

Автомат тока максимального применяется для разрыва электрической цепи в условиях достижения предельных нагрузок или тока короткого замыкания. Такое использование автоматического выключателя повторяет использование рубильника с предохранителями. Но в выключателе не нужно менять плавкие вставки, а достаточно его повторно включить. Хотя рубильник с предохранителем незаменим при некоторых особых режимах использования электрической системы.
Использование автоматических выключателей в условиях с повышенной влажностью или запыленностью должно быть в закрытом щите или шкафу с достаточной степенью защиты IP.
Скорость срабатывания (отключения цепи) определяется принципом работы и системой гашения дуги. Эти характеристики свойственны для токоограничивающих автоматов.
Регулируемая скорость срабатывания (отключения) автоматического выключателя реализована в селективных (регулируемых) автоматах.
Но если требуется защита от токов другой направленности по сравнению с рабочими, то применяют автоматы обратного тока.
Особую конструкцию имеют неполяризованные автоматические выключатели, которые могут отключать цепь, контролируя его величину во всех направлениях. Поляризованный автомат производит контроль величины тока только в одном направлении.

Конструкция автоматических выключателей

Защита в действии. Принцип действия автоматического выключателяКонструкция автоматического выключателя зависит от его назначения и предполагаемого применения.
Управление автоматическим выключателем может выполняться в ручном режиме или приводом (дистанционно). Ручное управление применяется для автоматов с номиналом до 1000 А. Причем включение должно производиться уверенно, без остановок и возвратов. Начатое движение рукоятки автомата должно закончиться его включением.
Привод управления автоматическим выключателем должен иметь исключение повторного включения при коротком замыкании. Но важную конструкционную особенность должны выполнять автоматические выключатели при срабатывании защитного механизма вне зависимости от положения включающего привода. Это достигается за счет применения специальных расцепителей.
Расцепитель автоматического выключателя отслеживает контролируемый параметр и управляет расцепляющим устройством.
Расцепители могут иметь несколько вариантов исполнения:

  • • электромагнитный — защищают от короткого замыкания цепи,
  • • тепловой — защищают от перегрузок цепи,
  • • комбинированный — совмещают защиту от КЗ и перегрузок,
  • • полупроводниковый — настраиваемые системы защиты с точной установкой параметров.

Если автоматический выключатель устанавливается для выполнения включения и отключения цепи без токов или коммутация производится редко, то применяют автоматы без расцепителя.
Различные автоматические выключатели могут иметь совершенно разную степень защиты IP. Так как автоматы применяются в различных условиях с различными факторами воздействия (пыль, влага и т.д.), то информация об их степени защиты и типаже должна быть указана в документации, прилагаемой к устройству. Хотя большинство производителей работают по ТУ (техническим условиям), некоторые автоматы получили уровень государственного стандарта (ГОСТ).

Узлы и механизмы автоматического выключателя

Конструкция автомата предусматривает применение многих механизмов и узлов, среди которых:

  • • контактная система,
  • • система расцепителей,
  • • система дугогашения,
  • • система управления,
  • • механизм свободного расцепления.

Контактная система — это неподвижные контакты установленные в корпус и подвижные контакты на оси (одинарный разрыв).
Система дугогашения — это дугогасительная камера со стальной решеткой или фибровые пластины (искрогаситель). Устанавливаются отдельно для каждого полюса автоматического выключателя.
Механизм свободного расцепления — шарнирный механизм с 3 или 4 звеньями. Выполняет отключение контактов при ручном и автоматическом управлении.
Расцепитель тока с электромагнитом — это якорный электромагнит срабатывающий при коротком замыкании. Существуют электромагнитные расцепители с системой гидравлического замедления, которые обеспечивают защиту от перегрузочных токов.
Расцепитель тепловой — это биметаллическая пластина с тепловой характеристикой. Когда ток перегрузки деформирует пластину, она создает усилие необходимое для отключения автомата.
Расцепитель на основе полупроводников — это прибор содержащий измерительный элемент, полупроводниковые реле и электромагнит на выходе, который связан с механизмом свободного расцепления.
Комбинированные расцепители — это сочетание нескольких систем защиты. Например, тепловые и электромагнитные.

Автоматические выключатели могут снабжаться многими другими устройствами и приспособлениями, которые помогают сконцентрировать в одном устройстве максимальное количество функций и характеристик. Все эти устройства ориентированы на удобное использование прибора с исключением дополнительных действий и операций по защите и коммутации электрической системы.
Особые конструкции автоматических выключателей, таких как автоматы с минимальным или независисмым расцепителем позволяют обеспечить дистанционное выключение. Применение специальных устройств замковой фиксации положения рукоятки обеспечивают дополнительную защиту персонала при выполнении ремонтных или регламентных работ. А сигнализация положения контактов автомата упрощает контроль рабочего режима электрической системы.
Поэтому, применение автоматических выключателей должно быть предварительно взвешенным и тщательно обдуманным. Это гарантирует максимальную функциональность электрических систем и обеспечит их надежную защиту.

Специальные предложения для оптовиков! Отличная выгода + индивидуальное обслуживание

Источник

4. Максимальная токовая защита

4.1. Принцип действия токовых защит

При коротком замыкании ток в линии увеличивается. Этот признак используется для выполнения токовых защит. Максимальная токовая защита (МТЗ) приходит в действие при увеличении тока в фазах линии сверх определенного значения.

Токовые защиты подразделяются на МТЗ, в которых для обеспечения селективности используется выдержка времени, и токовые отсечки, где селективность достигается выбором тока срабатывания. Таким образом, главное отличие между разными типами токовых защит в способе обеспечения селективности.

4.2. Защита линий с помощью МТЗ с независимой выдержкой времени

МТЗ – основная защита для воздушных линий с односторонним питанием. МТЗ оснащаются не только ЛЭП, но также и силовые трансформаторы, кабельные линии, мощные двигатели напряжением 6, 10 кВ.

Расположение защиты в начале каждой линии со стороны источника питания.

На рис. 4.2.1 изображено действие защит при КЗ в точке К. Выдержки времени защит подбираются по ступенчатому принципу и не зависят от величины тока, протекающего по реле.

4.2.1. Схемы защиты

4.2.1.1. Трехфазная схема защиты на постоянном оперативном токе

Схема защиты представлена на рис.4.2.2:

Пусковой орган – токовые реле КА.

Орган времени – реле времени КТ.

KL – промежуточное реле;

KH – указательное реле.

Промежуточное реле устанавливается в тех случаях, когда реле времени не может замыкать цепь катушки отключения YAT из-за недостаточной мощности своих контактов. Блок-контакт выключателя SQ служит для разрыва тока, протекающего по катушке отключения, так как контакты промежуточных реле не рассчитываются на размыкание.

4.2.1.2. Двухфазные схемы защиты на постоянном оперативном токе

В тех случаях, когда МТЗ должна реагировать только при междуфазных КЗ, применяются двухфазные схемы с двумя или одним реле, как более дешевые.

4.2.1.2.1. Двухрелейная схема

Рис. 4.2.3 (продолжение)

1. Схема реагирует на все междуфазные КЗ на линиях.

2. Экономичнее трехфазной схемы.

Меньшая чувствительность при 2 – фазных КЗ за трансформатором с соединением обмоток Y / D –11 гр. (В два раза меньше чем у трехфазной схемы).

При необходимости чувствительность можно повысить, установив третье токовое реле в общем проводе токовых цепей. Чувствительность повышается в два раза – схема становиться равноценной по чувствительности с трехфазной.

Схемы широко применяются в сетях с изолированной нейтралью, где возможны только междуфазные КЗ. двухфазные схемы применяются в качестве защиты от междуфазных КЗ и в сетях с глухозаземленной нейтралью, при этом для защиты от однофазных КЗ устанавливается дополнительная защита, реагирующая на ток нулевой последовательности.

4.2.1.2.2. Одно-релейная схема

Схема реагирует на все случаи междуфазных КЗ.

Только одно токовое реле.

1. Меньшая чувствительность по сравнению с 2 – релейной схемой при КЗ между фазами АВ и ВС.

2. Недействие защиты при одном из трех возможных случаев 2 – фазных КЗ за трансформатором с соединением обмоток Y / D –11 гр.

3. Более низкая надежность – при неисправности единственного токового реле происходит отказ защиты.

Схема применяется в распределительных сетях 6. 10 кВ и для защиты электродвигателей.

4.2.2. Выбор тока срабатывания защиты

Защита должна надежно срабатывать при повреждениях, но не должна действовать при максимальных токах нагрузки и её кратковременных толчках (например, запуск двигателей).

· Слишком чувствительная защита может привести к неоправданным отключениям.

· Главная задача при выборе тока срабатывания состоит в надежной отстройке защиты от токов нагрузки.

Существуют два условия определения тока срабатывания защиты.

Первое условие. Токовые реле не должны приходить в действие от тока нагрузки:

где I с.з – ток срабатывания защиты (наименьший первичный ток в фазе линии, необходимый для действия защиты);

I н.макс – максимальный рабочий ток нагрузки.

Второе условие. Токовые реле, сработавшие при КЗ в сети, должны надёжно возвращаться в исходное положение после отключения КЗ при оставшемся в защищаемой линии рабочем токе.

При КЗ приходят в действие реле защит I и II (рис.4.2.1). После отключения КЗ защитой I прохождение тока КЗ прекращается и токовые реле защиты II должны вернуться в исходное положение.

Ток возврата реле должен быть больше тока нагрузки линии, проходящего через защиту II после отключения КЗ . И этот ток в первые моменты времени после отключения КЗ имеет повышенное значение из–за пусковых токов электродвигателей, которые при КЗ тормозятся вследствие понижения (при КЗ) напряжения:

Увеличение I н.макс , вызванное самозапуском двигателей, оценивается коэффициентом запуска k з .

· Учет самозапуска двигателей является обязательным.

При выполнении условия (4.2) выполняется и условие (4.1), так как I воз I с.з . Поэтому для отстройки защиты от нагрузки за исходное принимается условие (4.2):

где k н – коэффициент надежности, учитывающий возможную погрешность в величине тока возврата реле, k н =1,1. 1,2.

Ток срабатывания защиты находят из соотношения

Вторичный ток срабатывания реле находится с учетом коэффициентов трансформации измерительных трансформаторов тока n т и схемы включения реле k сх :

Ток срабатывания защиты зависит от коэффициента возврата, для снижения I с.з необходимо увеличивать k воз , он должен быть на уровне от 0,85 и выше.

Определение величины I н.макс индивидуально для конкретного защищаемого объекта, ниже приведены два примера

4.2.3. Чувствительность защиты

Ток срабатывания защиты I с.з проверяется по условию чувствительности защиты:

где I к.мин – минимальный ток КЗ при повреждении в конце зоны действия защиты как основной, так и резервной.

Значение k ч для различных типов защит нормируется. В основной зоне k ч как правило равен 1,5; в зоне резервирования допускается 1,2.

4.2.4. Выдержка времени защиты

Для обеспечения селективности выдержки времени МТЗ выбираются по ступенчатому принципу (см. рис. 4.2.1).

Разница между временем действия защит двух смежных участков называется ступенью времени ( ступенью селективности):

Ступень времени D t должна быть такой, чтобы при КЗ на линии w 2 , МТЗ II (см. рис. 4.2.1) не успевала сработать.

Определение ступени селективности D t

При КЗ в точке К защита I работает в течение времени

где t вв I – выдержка времени защиты I ;

t п I – погрешность в сторону замедления реле времени защиты I ;

t в I – время отключения выключателя Q 1.

Условие несрабатывания защиты II при КЗ на линии w 2

Выдержка времени защиты II может быть определена как

где t п II – погрешность в сторону снижения выдержки времени защиты II ;

Таким образом, минимальная ступень времени D t может быть вычислена как

По формуле (4.11) определяется ступень времени для защит с независимой характеристикой времени срабатывания от тока.

Рекомендуется принимать D t =0,35. 0,6 с. В курсовой работе следует принимать D t =0,5 с.

Выбор времени действия защит

Для МТЗ с независимой выдержкой времени выдержка времени защит вычисляется по формуле (4.12), расчет начинается от МТЗ, установленных у потребителей электроэнергии (см. рис. 4.2.11 ):

4.3. МТЗ с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения

4.3.1. Схема защиты

Для повышения чувствительности МТЗ при КЗ и улучшения отстройки её от токов нагрузки применяется пуск при помощи реле минимального напряжения.

Рис. 4.3.1 (продолжение)

Защита может действовать на отключение только при условии срабатывания реле напряжения. При перегрузках ток возрастает, но защита не действует, даже если токовые реле КА приходят в действие. При КЗ напряжение на шинах подстанции снижается, реле минимального напряжения срабатывают, разрешая защите действовать на отключение.

Для надежной работы блокировки при 2 – фазных КЗ устанавливаются 3 реле напряжения KV , подключаемые на линейные напряжения. В этом случае при двухфазном КЗ, например ВС, напряжение U ВС будет равным нулю и реле KV 2 замкнет свои контакты, разрешая защите действовать на отключение. Однако при такой схеме включения реле плохо реагируют на однофазные КЗ. Поэтому в сетях с заземленной нейтралью предусматривается дополнительное реле KV 0, реагирующие на напряжение нулевой последовательности, появляющиеся при замыканиях на землю. В сети с изолированной нейтралью реле KV 0 не устанавливается, так как защита должна действовать только при междуфазных КЗ.

При обрыве цепей напряжения реле KV замыкают свои контакты и защита лишается блокировки, поэтому комплект защиты должен оснащаться устройствами контроля цепей напряжения, либо сигнализировать оперативному персоналу о снятии блокировки.

4.3.2. Ток срабатывания токовых реле

Ток срабатывания токовых реле отстраивается не от максимальной нагрузки линии, а от длительной нормальной нагрузки I н.норм в 1,5. 2 раза меньшей максимальной:

где k н – коэффициент надежности.

Чувствительность защиты существенно повышается.

Рис. 4.3.1 Продолжение

4.3.3. Напряжение срабатывания реле минимального напряжения

Напряжение срабатывания U сз выбирается исходя из двух условий.

1. U сз U раб.мин – минимальное рабочее напряжение.

2. U воз U раб.мин – реле напряжения должны возвращаться после отключения КЗ и восстановления напряжения до уровня U раб.мин .

У реле минимального напряжения U сз U воз .

где n н – коэффициент трансформации измерительного трансформатора напряжения.

Обычно U раб.мин – на 5. 10% ниже нормального уровня.

4.3.4. Чувствительность реле напряжения

Чувствительность реле проверяется по формуле

где U к.макс – максимальное значение напряжения на шинах подстанции, где установлен комплект защиты при КЗ в конце зоны защиты (например, в конце линии).

Защита с блокировкой применяется на линиях короткой и средней протяженности, на длинных линиях падение напряжения на шинах подстанции при КЗ в конце линии невелико и коэффициент чувствительности не удовлетворяет норме.

4.3.5. Напряжение срабатывания реле нулевой последовательности

Реле KV 0 – реле максимального напряжения. Реле должно срабатывать при однофазных и 2 – фазных КЗ на землю. В нормальном режиме U =0, однако за счет погрешностей, на зажимах реле присутствует напряжение небаланса U нб .

U ср > U нб – напряжение небаланса определяется путем измерений в нормальном режиме работы сети, как правило, U ср » 0,15. 0,2 U макс.одноф.КЗ .

4.3.6. Применение защиты

МТЗ с блокировкой минимального напряжения не действует при перегрузках, не сопровождающихся понижением напряжения, и имеет повышенную чувствительность к току КЗ по сравнению с простой МТЗ.

Защита применяется на линиях с большой аварийной нагрузкой, когда простая МТЗ не обеспечивает достаточной чувствительности и надежной отстройки от перегрузки.

4.4. МТЗ с зависимой и с ограниченно зависимой характеристикой выдержки времени от тока

4.4.1. Принцип действия защиты

Наряду с независимой защитой применяется МТЗ с зависимой и ограниченно зависимой характеристиками выдержки времени от тока.

Зависимая характеристика улучшает отстройку от токов кратковременных перегрузок I п . Ускоряет отключение при КЗ в начале линии К1.

Зависимые защиты выполняются при помощи реле, работающих не мгновенно, а с выдержкой времени, зависящей от величины тока. Ниже рассматриваются принцип действия и конструкция этих реле, относящихся к индукционному типу.

4.4.2. Индукционные реле

4.4.2.1. Принцип действия индукционных реле

Реле состоит из подвижной системы, расположенной в поле двух магнитных потоков Ф1 и Ф2 (рис. 4.4.2). Магнитные потоки создаются токами, проходящими по обмоткам неподвижных электромагнитов. Подвижная система представляет собой алюминиевый диск, закрепленный на оси. Пронизывая диск, магнитные потоки наводят в нем ЭДС Ед1 и Ед2. Под действием этих ЭДС в диске возникают вихревые токи I д1 и I д2 , замыкающиеся вокруг оси индуктирующего их магнитного потока. Между магнитным потоком и током, находящимся в его поле возникает электромагнитная сила взаимодействия: F э1 – от взаимодействия магнитного потока Ф1 с током I д2 и F э2 – от взаимодействия магнитного потока Ф2 с током I д1 . (Сила взаимодействия между магнитным потоком и контуром тока, индуктированного этим потоком, равна нулю.) Результирующая сила Fэ=Fэ1+FЭ2 создает вращающий момент МЭ= F э d , где d – плечо силы F э . Диск приходит во вращение:

Из анализа формулы (4.17) следует

1. Для получения электромагнитного момента конструкция реле должна создавать не менее 2 – переменных магнитных потоков, пронизывающих подвижную систему в разных точках и сдвинутых по фазе на угол y ¹ 0.

2. Величина Мэ зависит от амплитуды Ф1 и Ф2 и их частоты f и от сдвига фаз y . Момент будет максимальным при y =90 ° .

3. Знак момента зависит от угла y .

4. На индукционном принципе могут выполняться только реле переменного тока. Токи в диске индуктируются только когда электромагниты питаются переменным током.

4.4.2.2. Индукционное реле с короткозамкнутыми витками

Реле состоит из электромагнита охватывающего своими полюсами укрепленный на оси диск (рис. 4.4.3). На верхний и нижний полюсы электромагнита насажены короткозамкнутые витки, охватывающие часть сечения полюсов. Токи в обмотке I р и короткозамкнутом витке I к создают магнитные потоки Фр и Фк. Из-под сечения полюса I выходит результирующий магнитный поток Ф1, из-под второй части полюса – поток Ф2. Оба магнитных потока пронизывают диск, индуктируя в нем вихревые токи. Магнитные потоки сдвинуты по фазе, т.е. конструкция обеспечивает создание двух сдвинутых по фазе и смещенных в пространстве магнитных потоков.

4.4.2.3. Токовое индукционное реле серии РТ–80 и РТ–90

Реле состоит из двух элементов индукционного с ограниченно зависимой характеристикой времени и электромагнитного – действующего мгновенно и называемого отсечкой.

Совместная работа обоих элементов позволяет получить характеристику времени, изображенную на рис. 4.4.4.

Конструкция реле дана на рис. 4.4.5

Индукционный элемент состоит из электромагнита 1 с двумя короткозамкнутыми витками (экранами) 2 на его верхнем и нижнем полюсах; подвижной рамки 8, которая может поворачиваться на своей оси на небольшой угол в подпятниках 30 и 31; алюминиевого диска 3, укрепленного вместе с червяком 4 на оси, вращающейся в подпятниках, расположенных в теле рамки; стальной скобы 14, укрепленной на рамке; зубчатого сектора 5, свободно лежащего на движке 32; тормозного постоянного магнита 7; устройства для регулировки времени срабатывания, состоящего из шкалы 25, винта 20 и движка 32; пружины 9, закрепленной на уголке 10 и удерживающей рамку в начальном положении; винтов 11, 12 и 13 для регулировки угла поворота рамки; сигнальных контактов 19, замыкающихся рычагом зубчатого сектора (только у реле типов РТ–83, 84 и 86).

Электромагнитный элемент, представляющий собой токовое реле мгновенного действия, состоит из стального якоря 15 с укрепленным на нем коромыслом 16 для поворота якоря и короткозамкнутым витком 26 для устранения вибрации; замыкающего стержня 27, который вместе с якорем образует магнитопровод электромагнитного элемента; регулировочного винта отсечки 22 со шкалой 23 и упорной пластинкой 24.

Кроме того, общим для обоих элементов являются: обмотка 29 с ответвлениями, выведенными на контактную колодку 21 с двумя контактными винтами 28; контакты реле 18, замыкающиеся изоляционным упором якоря 17, и механический указатель срабатывания, который на рис. 4.4.5 не показан.

Электромагнитная сила заставляет вращаться диск и притягивает рамку.

Наименьший ток, при котором происходит зацепление червяка с зубчатым сектором, называется током срабатывания индукционного элемента.

После зацепления зубчатый сектор поднимается и своим рычагом замыкает контакты. Время, через которое происходит замыкание контактов реле, зависит от начального положения зубчатого сектора и частоты вращения диска. Частота вращения зависит от величины тока в обмотке реле.

При увеличении тока в обмотках реле до 6. 8 I ср наступает насыщение стали, вследствие чего при дальнейшем увеличении тока магнитный поток остается неизменным – реле начинает работать с одним и тем же временем срабатывания.

Если к обмотке подвести сразу большой ток, достаточный для притяжения якоря электромагнитного элемента к магнитопроводу, то реле будет работать без выдержки времени.

Реле типов РТ–85, 86, 95 имеют контакты специальной усиленной конструкции, предназначенные для выполнения защиты на оперативном переменном токе (см. рис. 4.4.6). Работа контактной системы заключается в следующем: вначале замыкаются контакты 1, а потом размыкаются контакты 2, таким образом катушка отключения выключателя подключается без разрыва цепи трансформатора тока.

4.4.3. Схема защиты

Схема МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени представлена на рис. 4.4.7.

Источник

Adblock
detector