Alma38.ru

Электро Свет
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Плавкие предохранители. Выбор, расчет предохранителя

Плавкие предохранители. Выбор, расчет предохранителя.

При возникновении эксплуатационных (технологических) перегрузок и аварийных режимов, являющихся следствием нарушений работы схемы, по электрическим цепям аварийного контура протекают токи, превосходящие номинальные значения, на которые рассчитано электрооборудование.

В результате воздействия аварийных токов и перегрева токопроводов нарушается электрическая изоляция, обгорают и плавятся контактные поверхности соединительных шин и электрических аппаратов. Электродинамические удары при переходных процессах вызывают повреждение шин, изоляторов и обмоток реакторов.

Для ограничения амплитуды аварийных токов и длительности их протекания применяются специальные устройства и системы защиты электрооборудования.

Примечание. Устройства защиты должны отключить аварийную цепь раньше, чем могут выйти из строя отдельные ее элементы.

При больших перегрузках или коротких замыканиях устройства защиты должны сразу отключить всю электроустановку или часть ее с максимальным быстродействием для обеспечения дальнейшей работоспособности или, если авария является следствием выхода из строя одного из элементов цепи, предотвратить выход из строя другого электрооборудования.

В случае небольших перегрузок, не опасных для оборудования в течение определенного времени, система защиты может воздействовать на предупреждающую сигнализацию для сведения обслуживающего персонала или на систему автоматического регулирования для снижения тока.

Виды защиты и требования к ней

Поскольку основным фактором, приводящим к выходу из строя электрооборудования, является тепловое действие аварийного тока, то по принципу построения защитные устройства делятся на токовые и тепловые.

Токовые защитные устройства контролируют значения или отношения значений протекающих через оборудование токов.

Независимо от параметров установки и типа применяемых защитных аппаратов и систем выделяют следующие общие требования к защите.

Быстродействие — обеспечение минимально возможного времени срабатывания защиты, не превышающего допустимого.

Селективность. Аварийное отключение должно производиться только в той цепи, где возникла причина аварии. А другие участки силовой цепи должны оставаться в работе.

Электродинамическая стойкость. Максимальный ток, ограниченный защитными устройствами, не должен превышать допустимого для данной электроустановки значения по электродинамической стойкости.

Уровень перенапряжений. Отключение аварийного тока не должно вызывать перенапряжений, опасных для полупроводниковых приборов. Надежность. Устройства защиты не должны выходить из строя при отключении аварийных токов. Они обеспечивают возможность быстрого

восстановления электрической цепи при устранении неисправности.

Помехоустойчивость. При появлении помех в сети и в цепях управления устройства защиты не должно ложно срабатывать.

Чувствительность. Защита должна срабатывать при всех повреждениях и токах, опасных для элеменов схемы, независимо от места и характера аварии.

Плавкие предохранители

Определение. Плавкие предохранители — это аппараты, защищающие установки от перегрузок и токов короткого замыкания.

Основными элементами предохранителя являются плавкая вставка, включаемая в рассечку защищаемой цепи, и дугогасительное устройство (это не обязательный атрибут, а вспомогательный, без него предохранитель все равно работать будет), гасящее дугу, возникающую после плавления вставки.

К предохранителям предъявляются следующие требования:

— времятоковая характеристика предохранителя должна проходить ниже, но возможно ближе к времятоковой характеристике защищаемого объекта;

— время срабатывания предохранителя при коротком замыкании должно быть минимальным, особенно при защите полупроводниковых приборов;

— характеристики предохранителя должны быть стабильными;

— в связи с возросшей мощностью установок предохранители должны иметь высокую отключающую способность;

— замена сгоревшего предохранителя или плавкой вставки не должна занимать много времени.

Читайте так же:
Расстояние от выключателя до умывальника

Выбор предохранителей

для защиты асинхронных электродвигателей

Основным условием, определяющим выбор плавких предохранителей для защиты асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, является отстройка от пускового тока.

Отстройка плавких вставок от пусковых токов выполняется по времени: пуск электродвигателя должен полностью закончиться раньше, чем вставка расплавится под действием пускового тока.

Правило. Опытом эксплуатации установлено правило: для надежной работы вставок пусковой ток не должен превышать половины тока, который может расплавить вставку за время пуска.

Все электродвигатели разбиты на две группы: по времени; по частоте пуска.

Двигателями с легким пуском считаются двигатели вентиляторов, насосов, металлорежущих станков и т. п., пуск которых заканчивается за 3–5 с, пускаются эти двигатели редко, менее 15 раз в 1 ч.

К двигателям с тяжелым пуском относятся двигатели подъемных кранов, центрифуг, шаровых мельниц, пуск которых продолжается более 10 с, а также двигатели, которые пускаются очень часто — более 15 раз в 1 ч.

Выбор номинального тока плавкой вставки для отстройки от пускового тока производится по формуле:

где Iпд — пусковой ток двигателя; К — коэффициент, определяемый условиями пуска и равный для двигателей с легким пуском 2,5, а для двигателей с тяжелым пуском 1,6–2.

Примечание. Поскольку вставка при пуске двигателя нагревается и окисляется, уменьшается сечение вставки, ухудшается состояние контактов, она со временем может перегореть и при нормальной работе двигателя.

Вставка, выбранная в соответствии с приведенной выше формулой, может сгореть также при затянувшемся по сравнению с расчетным временем пуске или самозапуске двигателя. Поэтому во всех случаях целесообразно измерить напряжение на вводах двигателя в момент пуска и определить время пуска.

Сгорание вставок при пуске может повлечь работу двигателя на двух фазах и его повреждение.

Примечание. Каждый двигатель должен защищаться своим отдельным аппаратом защиты. Общий аппарат допускается для защиты нескольких маломощных двигателей только в том случае, если будет обеспечена термическая устойчивость пусковых аппаратов и аппаратов защиты от перегрузки, установленных в цепи питания каждого двигателя.

Выбор предохранителей для защиты магистралей, питающих несколько асинхронных электродвигателей

Защита магистралей, питающих несколько двигателей, должна обеспечивать и пуск двигателя с наибольшим пусковым током, и самозапуск двигателей. Если он допустим по условиям техники безопасности, технологического процесса и т. п.

При расчете уровня защиты необходимо точно определить, какие двигатели:

— отключаются при понижении или полном исчезновении напряжения;

— повторно включаются при появлении напряжения.

Для уменьшения нарушений технологического процесса применяют специальные схемы включения удерживающего электромагнита пускателя, обеспечивающего немедленное включение в сеть двигателя при восстановлении напряжения. Поэтому в общем случае номинальный ток плавкой вставки, через которую питается несколько самозапускающихся двигателей, выбирается по формуле:

где ∑Iпд — сумма пусковых токов самозапускающихся электродвигателей.

Выбор предохранителей для защиты магистралей при отсутствии самозапускающихся электродвигателей

Плавкие вставки предохранителей выбираются по следующему соотношению:

Iном. вст.Iкр/К,

где Iкр = Iпуск + Iдлит — максимальный кратковременный ток линии; Iпускпусковой ток электродвигателя или группы одновременно включаемых электродвигателей, при пуске которых кратковременный ток линии достигает наибольшего значения; Iдлитдлительный расчетный ток линии до момента пуска электродвигателя (или группы электродвигателей) — это суммарный ток, который потребляется всеми элементами, подключенными через плавкий предохранитель, определяемый без учета рабочего тока пускаемого электродвигателя (или группы двигателей).

Читайте так же:
Sche автоматический выключатель c60n

Выбор предохранителей для защиты асинхронных электродвигателей от перегрузки

Поскольку пусковой ток в 5–7 раз превышает номинальный ток двигателя, плавкая вставка, выбранная по выражению IвсIпд/К будет иметь номинальный ток в 2–3 раза больше номинального тока двигателя. Выдерживая этот ток неограниченное время, она не может защитить двигатель от перегрузки.

Для защиты двигателей от перегрузки обычно применяют тепловые реле, встраиваемые в магнитные пускатели или в автоматические выключатели.

Примечание. Если для защиты двигателя от перегрузки и управления им применяется магнитный пускатель, то при выборе плавких вставок приходится учитывать также возможность повреждения контактов пускателя.

Дело в том, что при коротких замыканиях в двигателе снижается напряжение на удерживающем электромагните пускателя. Он разрывает ток короткого замыкания своими контактами, которые, как правило, разрушаются. Для предотвращения короткого замыкания двигатели должны отключаться предохранителем раньше, чем разомкнутся контакты пускателя.

Это условие обеспечивается, если время отключения тока короткого замыкания предохранителем не превышает 0,15–0,2 с. Для этого ток короткого замыкания должен быть в 10–15 раз больше номинального тока вставки предохранителя, защищающего электродвигатель.

Обеспечение селективности срабатывания плавких предохранителей

Избирательность (селективность) защиты плавкими предохранителями обеспечивается подбором плавких вставок таким образом, чтобы при возникновении короткого замыкания, например, на ответвлении к электроприемнику, срабатывал ближайший плавкий предохранитель, защищающий этот электроприемник, но не срабатывал предохранитель, защищающий головной участок сети.

Выбор плавких предохранителей по условию селективности следует производить, пользуясь типовыми время-токовыми характеристиками t=f(I) предохранителей с учетом возможного разброса реальных характеристик по данным завода-изготовителя.

При защите сетей предохранителями типов ПН, НПН и НПР с типовыми характеристиками (рис. 20 и рис. 21) селективность действия защиты будет выполняться, если между номинальным током плавкой вставки, защищающей головной участок сети Iг, и номинальным током плавкой вставки на ответвлении к потребителю Io выдерживаются определенные соотношения.

Например, при небольших токах перегрузки плавкой вставки (около 180–250 %) селективность будет выдерживаться, если Iг больше Io хотя бы на одну ступень стандартной шкалы номинальных токов плавких вставок.

Рис. 20. Защитные (времятоковые) характеристики плавких предохранителей типа ПН-2

Рис. 21. Защитные (времятоковые) характеристики плавких предохранителей типа НПР и НПН

При коротком замыкании селективность защиты предохранителями типа НПН будет обеспечиваться, если будут выдерживаться следующие соотношения:

где Iк — ток короткого замыкания ответвления, А; Iг — номинальный ток плавкой вставки плавкого предохранителя головного участка сети, А; Iо — номинальный ток плавкой вставки на ответвлении, А.

Соотношения между номинальными токами плавких вставок Iг и Iо для предохранителей типа ПН2, обеспечивающие надежную селективность, приведены в табл. 2.

Таблица 2 Номинальные токи последовательно включенных плавких вставок предохранителей ПН2, обеспечивающих надежную селективность

Номинальный ток меньшей плавкой вставки , а

Номинальный ток большей плавкой вставки , а, при отношении /Io

Селективность предохранитель автоматический выключатель

52.Защита электрических сетей напряжением до 1 кВ плавкими предохранителями. Чувствительность и селективность плавких предохранителей. Карта селективности.

Читайте так же:
Ячейка ксо 298 с вакуумным выключателем схема

Электрическая сеть напряжением до 1 кВ является четырехпроводной сетью с глухозаземленной нейт­ ралью. В такой сети основными видами повреждения являются короткие замыкания между фазами и отдельных фаз на землю.

Для защиты таких сетей используют плавкие предохранители и автоматиче­ ские выключатели, снабженные устройствами токовой защиты.

Использование предохранителей является более дешевым и простым вариантом защиты. При за­ щите от перегрузки они оказываются более экономически эффектив­ ными.

Автоматические выключатели используются:

1. Если есть необходимость в устройствах автоматики АПВ и АВР.

2. Требуется обеспечить более быстрое по сравнению с плавкими предохранителями вос­ становление питания

Для обеспечения требуемых быстродействия, чувствительно­ сти и селективности допускается применение специальных защит.

Из средств автоматики используются устройства АВР и реже АПВ, обе­спечивающие требуемую надежность электроснабжения потреби­телей первой категории.

ЗАЩИТА ПЛАВКИМИ ПРЕДОХРАНИТЕЛЯМИ

Плавкая вставка предохранителя является токовой защитой с зависимой характеристикой выдержки времени. Она защищает элемент электроустановки от токов к. з. и от длительной перегрузки.

При выборе предохранителя F 1 для защиты сети напряжением Uc следует учитывать условия

U пр.ном = U с и I пр.откл.>= I к. max

Плавкая вставка выбирается по условиям:

где — максимальный рабочий ток, проходящий через предохранитель;

=1,1 . 1,25 — коэффициент отстройки.

Ток кратковременной перегрузки принимается большим из двух значений, рассчитанных:

1. Для случая пуска наиболее мощного электродвигателя и режима нормальной работы всех остальных потребителей, подключенных к защищаемой линии, по формуле

2. Для режима самозапуска оставшихся в работе электродвигателей, возникающего после отключения поврежденного потребителя, на­пример после отключения электродвигателя M 1 предохранителем F 2 (к. з. в точке К 2),

Где — сумма максимальных рабочих токов всех потребителей, присоединенных к защищаемой линии без учета элект родвигателя с наибольшим пусковым током;

— сумма пусковых токов самозапускающихся электродвигателей; n — число потребителей;

т — число самозапускающихся электродвига­телей;

— коэффициент спроса, kc <1.

kпер – коэффициент перегрузки. Для тяжелых условий пус­ка рекомендуется принимать kпер =1,6. 2, а для легких условий пуска принимать kпер = 2,5.

В зависимости от характера нагрузки и необходимости само­запуска номинальный ток плавкой вставки выбирают по первому или второму условию, принимают ближайшим по шкале стандартных токов и проверяют по третьему условию.

Вы­бранные предохранители должны удовлетворять требованиям чув­ствительности и по возможности действовать селективно.

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ И СЕЛЕКТИВНОСТЬ

ПЛАВКИХ ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ

1. Номинальный ток плавкой вставки должен быть по крайней мере в три раза меньше минимального тока КЗ в конце защи­щаемого участка I к min (для предохранителя F 1 точка К1 на рисунке . В сетях напряжением до 1кВ с глухозаземленной нейт­ралью расчетным при определении I к min является замыкание меж­ду фазным и нулевым проводами. Ток КЗ

где — фазное напряжение сети, В;

— полное электрическое сопротивление трансформатора, питающего сеть, Ом;

—полное сопротивление петли фазной — нулевой провода линии, Ом.

2 Для сетей, защищаемых от перегрузки должно выполняться условие ; коэффициент определяется типом изоляции проводников и ус­ловиями их эксплуатации.

Если в сети установлено несколько последова­тельно включенных предохранителей, то при коротком замыкании в сети должен перегорать ближайший к точке КЗ предохранитель. На рисунке последовательно с предохранителем F 1 включены предохранители F 2— F 6. С елективная работа предохранителей обеспечивается, если при коротком замыкании, например, в точке К2 плавкая вставка предохранителя F 2 перегорит и разорвет дугу раньше, чем плавкая вставка предохранителя F 1 нагреется до температуры плавления. Это возможно в том случае, если защитная характеристика 1 плавкой вставки предохранителя F 1 располагается выше защитной характеристики 2 плавкой встав­ки предохранителя F 2.

Читайте так же:
Схема включения высоковольтного выключателя

Для определения этого условия строится карта селективности.

Для получения селективного дей­ствия большинства типов предохранителей на практике можно руковод­ствоваться следующими правилами:

1. Для последовательно установ­ленных однотипных низковольтных предохранителей необходимо выбирать плавкие вставки с номинальными токами, отличающими­ся на две ступени шкалы.

2. Для разнотипных предохранителей из-за больших погрешностей желательно выбирать плавкие вставки с номинальными токами, отличающимися больше чем на две ступе­ни шкалы.

3. Для последова­тельно установленных высоковольтных предохранителей ПКТ не­обходимо выбирать плавкие вставки с номинальными токами, от­личающимися на одну ступень шкалы.

О селективности предохранителей и автоматических выключателей

Правильный выбор параметров электрических аппаратов обеспечивает селективность защиты электрической сети. Селективность или, проще говоря, избирательность защиты делает возможным срабатывание аппаратов на каждом конкретном участке защиты. Это уменьшает ущерб при авариях, так как отключается только защищаемая цепь, а остальные параллельные ветви остаются в работе.

На базе предохранителей селективность защиты реализуется довольно легко: далее в статье будет рассмотрен этот принцип. Избирательность защиты может быть достигнута также и в комбинациях с другими защитными устройствами, например, с автоматическими выключателями.

Рекомендуем ознакомиться с основными определениями селективности, которые были рассмотрены в предыдущей статье: полная и частичная селективность, зона перегрузки и короткого замыкания.

Селективность между предохранителями

Построить селективную защиту на предохранителях несложно, так как их кривые плавления практически на всем диапазоне тока проходят параллельно и не пересекаются.

В радиальной электрической сети избирательности защиты можно добиться, применяя предохранители общего назначения gG. Нет необходимости производить какие-либо сложные расчеты — достаточно того, чтобы соотношение между номиналами последовательно соединенных плавких вставок предохранителей составляло не менее 1,6 (ГОСТ 31196.2.1-2012).

Для низковольтных предохранителей других типов, а также высоковольтных предохранителей избирательность защиты определяется на основании характеристик аппаратов, содержащихся в документации производителя.

Селективность между предохранителями и выключателями

Рассмотрим случай, когда нужно обеспечить селективность высоковольтного предохранителя и низковольтного выключателя. Это важно, так как замена предохранителя требует больше времени, чем повторное включение автоматического выключателя.

Сравнение время-токовых характеристик воздушного выключателя и высоковольтного предохранителя показывает, что такое расположение защитных аппаратов обеспечивает лишь частичную селективность. Из-за отличия время-токовых характеристик выключателя и предохранителя появляется ток частичной селективности Is. В конкретном примере ток частичной селективности Is можно повысить, установив мгновенное срабатывание воздушного выключателя в зоне короткого замыкания (без выдержки времени). Это важно, так как аппарат защиты со стороны нагрузки (выключатель), должен срабатывать раньше, чем высоковольтный предохранитель. Поэтому необходимо настроить защиту так, чтобы расчетный ток короткого замыкания Iкз оказался меньше тока частичной селективности Is.

Если принятых мер оказалось недостаточно, то следует применить токоограничивающие автоматические выключатели. Функция электродинамического отброса силовых контактов, реализованная автоматических выключателях такого типа, позволяет быстрее отключать поврежденную цепь, не давая току короткого замыкания достичь своего максимального значения.

Рассмотрим другой случай: ввод в ГРЩ защищает воздушный автоматический выключатель, а на защите отходящих линий стоят предохранители. Если время-токовая характеристика предохранителя скорее может быть названа «неподвижной», то с характеристикой воздушного выключателя дело обстоит иначе — ее можно корректировать. Например, изменяя уставку тока срабатывания в зоне короткого замыкания, можно добиться того, что время-токовые характеристики защитных аппаратов не будут пересекаться. Таким образом, и автоматический выключатель и предохранитель будут работать в своей зоне. По графикам время-токовых характеристик видно, что воздушный выключатель на 4000 А и нижестоящий предохранитель на 630 А образуют селективную защиту.

Читайте так же:
Схема с выключателями для диодов

Следуя несложным правилам, описанным в этой статье, вы сможете создавать надежные селективные защиты на базе предохранителей и автоматических выключателей.

Селективность автоматических выключателей

На стадии работ по проектированию новых электрических сетей или проведения реконструкции цепей, уже находящихся в работе, нужно соблюдать условия безопасной эксплуатации промышленного оборудования или бытовых электрических приборов. Задачи по сохранению работоспособности подключенного оборудования, да и электрических сетей в целом, решаются путем установки автоматических выключателей (АВ).

Подбор и монтаж устройств защиты необходимо осуществлять с соблюдением принципа избирательного отключения участков электрической сети, в которых возникла перегрузка или произошло короткое замыкание. Выборочное обесточивание участков сети происходит благодаря селективности защиты – согласованности характеристик последовательно установленных в цепи одного или нескольких автоматических выключателей. Селективная защита бывает:

При абсолютной селективности срабатывает только автоматический выключатель, подключенный к цепи в которой возникла аварийная ситуация. При селективной защите относительного типа происходит отключение выше расположенных по цепи автоматических выключателей, если по какой-либо причине не произошло обесточивание сети устройствами, установленными на аварийном участке цепи.

Селективность защиты обеспечивается:

— градацией устройств по номинальному току;

— благодаря установке автоматических выключателей с различными время токовыми характеристиками (ВТХ).

Селективность защиты по току достигается установкой автоматического выключателя с меньшим номинальным током со стороны нагрузки и большим со стороны подключения к силовой сети.

Селективность по время токовым характеристикам выполняется благодаря установке устройств с различной кратностью превышения фактического тока над номинальным. Например, со стороны питания ставится автомат с ВТХ класса «C», а со стороны нагрузки устройство с ВТХ класса «B».

Для того чтобы обеспечить максимальный уровень защиты бытовых приборов или технологического оборудования с помощью модульных автоматических выключателей (АВ), перед их приобретением и установкой необходимо выполнить расчет селективности автоматических выключателей по специальной формуле.

Чтобы оценить правильность подбора защитных устройств составляется карта селективности автоматических выключателей, представляющая собой сводный график время токовых характеристик установленных в цепи АВ. По горизонтальной оси указываются значения тока в кА, а по вертикальной оси время срабатывания в секундах.

После монтажа защитных устройств и подключения оборудования выполняется проверка селективности автоматических выключателей. Слаженность работы последовательно установленных устройств защиты проверяется попарно в общей зоне защиты по перегрузке и короткому замыканию. Селективность защиты считается достигнутой, если характеристики устройства со стороны подключенной нагрузки располагаются на карте селективности ниже и левее графика характеристик выключателя, смонтированного со стороны питания. Кроме того, графики характеристик устройств не должны пересекаться в зоне токов коротких замыканий.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector