Что такое ток срабатывания

Токовая защита линий

Максимальная токовая защита линий

Максимальная токовая защита (МТЗ) линий широко распространена в радиальных сетях с одним источником питания и устанавливается на каждой линии.

Селективность достигается выбором параметров Iср и tсз – токи срабатывания защиты и времени срабатывания защиты.

Условия выбора таковы:

а) Ток срабатывания Iсз > Iр макс i,

где: Iр макс i – максимальный рабочий ток линии.

б) время срабатывания tсз i = tсз (i-1) макс + Δt,

где: tсз(i-1) макс – максимальное время срабатывания защиты предыдущей линии, Δt – ступень селективности.

Выбор времени срабатывания максимальной токовой защиты с независимыми (а) и зависимыми (б) характеристиками показан на рис. 1 для радиальной сети.

Рис. 1. Выбор времени срабатывания максимальной токовой защиты с независимыми (а) и зависимыми (б) характеристиками.

Ток срабатывания максимальной токовой защиты выражается формулой:

где: Котс – коэффициент отстройки, Кз’ – коэффициент самозапуска, Кв – коэффициент возврата. Для реле прямого действия: Котс = 1,5 -1,8 , Кв = 0,65 – 0,7.

Для реле косвенного действия: Котс =1,2 – 1,3, Кв = 0,8 – 0,85.

Коэффициент самозапуска : Кз= 1,5 – 6.

Рис. 2. Структурная схема включения реле косвенного действия.

Для реле косвенного действия характерно включение собственно реле через трансформатор тока и схему с коэффициентами передачи Кт и Ксх, как показано на рис. 2. Поэтому ток в защищаемой линии Iсз связан с током срабатывания реле Iср формулой: IСР =KсхI/Kт.

Коэффициент чувствительности защиты характеризуется отношением тока в реле при режиме КЗ с минимальным током (I рк.мин ) к току срабатывания реле (Iср): Kч = IРК.МИН / IСР > 1.

МТЗ считается чувствительной, если Кч при КЗ на защищаемой линии не менее 1,5-2, а при коротком замыкании (КЗ) на предыдущем участке, где эта защита работает как резервная, не менее 1,2. Это значит, что Р3 должно иметь Кч = 1,5 -2, при КЗ в Т.3, и Кч=1,2 при КЗ в Т.2. (рис. 1).

а) селективность МТЗ обеспечивается только в радиальной сети с одним источником питания,

б) защита не быстродействующая, причем наибольшая выдержка на головных участках, где быстрое отключение короткого замыкания особенно важно,

в) защита проста и надежна, реализуется на реле тока серии РТ-40 и реле времени, и реле РТ-80 соответственно для независимой и зависимой от тока характеристики срабатывания,

г) используется в радиальных сетях

Токовая отсечка линий

Токовая отсечка является быстродействующей защитой. Селективность обеспечивается выбором тока срабатывания, больше максимального тока короткого замыкания при коротком замыкании в точках сети незащищаемой зоны.

где: Котс – коэффициент отстройки (1,2 – 1,3), Iк вн. макс – максимальный ток КЗ при КЗ вне зоны.

Поэтому токовая отсечка защищает часть линии, как показано на рис. 3 для случая трехфазного КЗ

Рис. 3. Защита части линии с помощью токовой отсечки.

Однако для тупиковой подстанции возможно целиком защитить линию до ввода в трансформатор, отстроив защиту от тока КЗ на низкой стороне, как показано на рис. 4 для случая короткого замыкания в Т.2.

Рис 4. Схема защиты тупиковой подстанции.

а) селективность токовой отсечки обеспечивается выбором тока срабатывания большим максимального тока внешнего КЗ и имеет место в сетях любой конфигурации с любым числом источников питания,

б) защита быстродействующая, надежно работающая на головных участках, где быстрое отключение необходимо,

в) в основном защищает часть линии, имеет зону защиты, и поэтому не может быть основной защитой.

Дифференциальная защита линии

Продольная дифференциальная защита реагирует на изменение разности токов или их фаз, сравнивая их величины с помощью измерительных органов, установленных в начале и в конце линии. Для продольной защиты сравнивающей токи, показанной на рис.5, ток срабатывания реле. Iср определяется выражением : Iср >=” i1в- i2в.

Рис. 5 . Схема продольной дифференциальной защиты линии.

В нормальном режиме линии или режиме внешнего К3 (К1), в первичных обмотках трансформаторов тока текут и в том, и в другом случае одинаковые токи, и в реле разность токов: Iр = I – I

В случае внутреннего К3 (К2) ток реле становится: Iр=I+I

При одностороннем питании и внутреннем К3 (К2) I= 0 и ток реле: Iр=I

При внешнем К3 через реле проходит ток небаланса Iнб, вызванный неодинаковостью характеристик ТА:

где I’1нам, I’2нам токи намагничивания ТА, приведенные к первичным обмоткам.

Ток небаланса возрастает с увеличением первичного тока К3 и в переходных режимах.

Ток срабатывания реле должен отстраиваться от максимального значения тока небаланса: Iср >=” kотсiнб макс

Чувствительность защиты определяется как: Kч = Iк мин/KтIср

Даже для сравнительно коротких линий передач цеховых сетей промышленных предприятий, ТА оказываются расположенными далеко друг от друга. Поскольку защита должна отключать оба выключателя Q1 и Q2, устанавливаются два ТА на концах линии, что приводит к увеличению тока небаланса и уменьшению тока в реле при К3 на линии, т.к. ток вторичных обмоток распределяется на 2 ТА.

Для повышения чувствительности и отстроенности дифференциальной защиты применяются специальные дифференциальные реле с торможением, включение реле через промежуточные насыщающиеся ТА (НТТ) и автоматическое загрубление защиты.

Поперечная защита основана на сравнении токов одноименных фаз одного конца параллельных линий. Для поперечной защиты параллельных линий, показанной на рис. 6 , ток реле Iр = I– I.

Рис. 6 . Схема поперечной защиты параллельных линий

При внешнем К3 (К1) в реле имеется ток небаланса: Iр = Iнб.

Ток срабатывания реле определяется аналогично продольной защите.

При К3 (К2) защита срабатывает, однако если К2 смещена к концу линии, вследствие того, что разность токов убывает, защита не срабатывает. К тому же поперечная защита не выявляет поврежденный кабель, а, значит, не может быть основной защитой параллельных линий.

Введение в схему органа направления мощности двухстороннего действия устраняет этот недостаток. При К3 на одной из линий реле направления мощности позволяют осуществить воздействие на выключатель поврежденной линии.

Продольная и поперечная дифференциальная защита широко применяются в системах электроснабжения для защиты трансформаторов, генераторов, кабельных параллельных линий в сочетании с максимальной токовой защитой.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Время-токовые характеристики (ВТХ) автоматических выключателей

Введение

Как известно автоматические выключатели могут иметь следующие виды расцепителей обеспечивающих защиту электрической цепи от сверхтоков: электромагнитный — защищающий сеть от коротких замыканий, тепловой — обеспечивающий защиту от токов перегрузки и комбинированный представляющий собой совокупность электромагнитного и теплового расцепителя (подробнее читайте статью «автоматические выключатели«).

Примечание: Современные автоматические выключатели предназначенные для защиты электрических сетей до 1000 Вольт имеют, как правило, комбинированные расцепители.

Расцепители автоматических выключателей — это исполнительные механизмы которые обеспечивают отключение (расцепление) электрической цепи при возникновении в ней тока выше допустимого, причем чем больше это превышение тем быстрее должно произойти расцепление.

Зависимость времени расцепления автоматического выключателя от величины проходящего через него тока и называется время-токовой характеристикой или сокращенно — ВТХ.

Условия и значения ВТХ

ВТХ автоматов определяются следующими значениями:

1) Ток мгновенного расцепления — минимальное значение тока, вызывающее автоматическое срабатывание выключателя без преднамеренной выдержки времени. (ГОСТ Р 50345-2010, п. 3.5.17)

Примечание: срабатывание без преднамеренной выдержки времени обеспечивается электромагнитным расцепителем автомата.

Ток мгновенного расцепления определяется так называемой «характеристикой расцепления» или как ее еще называют — характеристика срабатывания.

Согласно ГОСТ Р 50345-2010 существуют следующие типы характеристик срабатывания автоматических выключателей:

Примечание: существуют так же и другие, нестандартные типы характеристик, о них мы говорили в статье «автоматические выключатели«.

Как видно из таблицы выше ток мгновенного расцепления указывается в виде диапазона значений, например характеристика «B» предполагает, что автомат обеспечит мгновенное расцепление при протекании через него тока в 3 — 5 раз превышающего его номинальный ток, т.е. если автоматический выключатель с данной характеристикой имеет номинальный ток 16 Ампер, то он обеспечит мгновенное расцепление при токе от 48 до 80 Ампер.

Определить характеристику срабатывания автоматического выключателя, как правило, можно по маркировке нанесенной на его корпусе:

2) Условный ток нерасцепления — установленное значение тока, который автоматический выключатель способен проводить, не срабатывая, в течение заданного (условного) времени*. (ГОСТ Р 50345-2010, п. 3.5.15) Согласно пункту 8.6.2.2 ГОСТ Р 50345-2010 условный ток нерасцепления равен 1,13 номинального тока автомата.
3) Условный ток расцепления — установленное значение тока, которое вызывает срабатывание автоматического выключателя в течение заданного (условного) времени*. (ГОСТ Р 50345-2010, п. 3.5.16) Согласно пункту 8.6.2.3 ГОСТ Р 50345-2010 условный ток расцепления равен 1,45 номинального тока автомата.

* Условное время равно 1 ч для выключателей с номинальным током до 63 А включительно и 2 ч с номинальным током свыше 63 А. (ГОСТ Р 50345-2010, п.8.6.2.1)

Время-токовая характеристика автоматического выключателя определяется условиями и значениями приведенными в таблице 7 ГОСТ Р 50345-2010:

Примечание: Таблица действительна для автоматов, смонтированных в соответствии с условиями испытаний приведенными ниже работающих при температуре 30 +5 °С

Графики ВТХ

Для удобства производителями в паспортах на автоматические выключатели время-токовые характеристики указываются в виде графика где по оси X откладывается кратность тока электрической цепи к номинальному току автомата (I/In), а по оси Y время срабатывания расцепителя.

Для подробного рассмотрения в качестве примера возьмем график ВТХ для автоматического выключателя с характеристикой «B»

ПРИМЕЧАНИЕ: Все приведенные ниже графики предоставлены в качестве примера. У различных производителей графики ВТХ могут отличаться (смотрите в паспорте автомата), однако они в любом случае должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 50345-2010 и в частности значениям указанным в таблице 7 приведенной выше.

Как видно график ВТХ представлен двумя кривыми: первая кривая (красная) — это характеристика автомата в так называемом «горячем» состоянии, т.е. автомата находящегося в работе, вторая (синяя) — характеристика автомата в «холодном» состоянии, т.е. автомата через который только начал протекать электрический ток.

При этом синяя кривая имеет дополнительно штриховую линию, эта линия показывает характеристику автомата (его теплового расцепителя) с номинальным током до 32 Ампер, это различие в характеристиках автоматов с номиналами до и выше 32 Ампер обусловлено тем, что в автоматах с большим номинальным током биметаллическая пластина теплового расцепителя имеет большее сечение и соответственно ей необходимо больше времени что бы разогреться.

Кроме того каждая кривая имеет два участка: первый — показывающий плавное изменение времени срабатывания в зависимости от тока электрической цепи является характеристикой теплового расцепителя, второй — показывающий резкое снижение времени срабатывания (при токе от 3 In в горячем состоянии и от 5 In в холодном состоянии ), является характеристикой электромагнитного расцепителя автоматического выключателя.

Как видно, на графике ВТХ отмечены основные значения характеристик автомата согласно ГОСТ Р 50345-2010 при 1.13In (Условный ток нерасцепления) автомат не сработает в течении 1-2 часов, а при токе в 1,45 In (Условный ток расцепления) автомат отключит цепь за время менее 50 секунд (из горячего состояния).

Как уже было сказано выше ток мгновенного расцепления определяется характеристикой срабатывания автомата, у автоматических выключателей с характеристикой «B» он составляет от 3In до 5In, при этом согласно вышеуказанному ГОСТу (таблице 7) при 3In автомат не должен сработать за время менее 0,1 секунды из холодного состояния, но должен отключиться за время менее 0,1 секунды из холодного состояния при токе в цепи 5In и как мы можем увидеть из графика выше данное условие выполняется.

Так же по время-токовой характеристике можно определить время срабатывания автомата при любых других значениях тока, например: в цепи установлен автомат с характеристикой «B» и номинальным током 16 Ампер, при работе в данной цепи произошла перегрузка и ток вырос до 32 ампер, определяем время срабатывания автомата следующим образом:

  1. Делим ток протекающий в цепи на номинальный ток автомата

32А/16А=2

Определив что ток в цепи в два раза больше номинала автомата, т.е. составляет 2In откладываем данное значение по оси X графика и поднимая от нее условную линию вверх смотрим где она пересекается с кривыми графика:

Как мы видим из графика при токе 32 Ампера автомат с номинальным током 16 Ампер разомкнет цепь за время менее 10 секунд — из горячего состояния и за время менее 5 минут — из холодного состояния.

Приведем примеры ВТХ автоматических выключателей всех стандартных характеристик срабатывания (B, C, D):

ПРИМЕЧАНИЕ: Время-токовые характеристики согласно ГОСТ Р 50345-2010 указываются для автоматов работающих при температуре +30 +5 о C смонтированных в соответствии с определенными условиями:

Условия испытания. Поправочные коэффициенты.

Согласно ГОСТ Р 50345-2010 При испытаниях выключатели устанавливают отдельно, вертикально, на открытом воздухе в месте, защищенном от чрезмерного внешнего нагрева или охлаждения.

испытания автоматических выключателей проводят при любой температуре воздуха, а результаты корректируют по температуре +30 °С на основании поправочных коэффициентов, предоставленных изготовителем.

При этом в любом случае отклонение испытательного тока от указанного в таблице 7 не должно превышать 1,2% на 1 °С изменения температуры калибровки.

Изготовитель должен подготовить данные по изменению характеристики расцепления для температур калибровки, отличных от контрольного значения.

Таким образом, что бы точно узнать время отключения автоматических выключателей, эксплуатируемых при условиях отличающихся от условий испытания необходимо воспользоваться поправочными коэффициентами которые должен предоставить изготовитель данных выключателей.

Приведем пример таких поправочных коэффициентов (обычно их всего 2):

  • Температурный коэффициент (Кt)

Температурный коэффициент учитывает отличие температуры окружающей среды при которой автоматический выключатель испытывался от фактической температуры окружающей среды при которой он эксплуатируется:

Как видно из графика, чем ниже температура окружающей среды тем выше данный коэффициент. Объясняется это просто — чем ниже температура окружающей среды, тем больший ток должен протекать через автоматический выключатель что бы нагреть расцепитель до температуры необходимой для его срабатывания.

  • Коэффициент, учитывающий количество установленных рядом автоматов (Кn)

Как было сказано выше, автоматические выключатели при их испытании устанавливаются отдельно, однако на практике они устанавливаются в электрических щитах в один ряд с другими автоматами, что соответственно ухудшает их охлаждение за счет ухудшения циркуляции воздуха и тепла от установленных рядом выключателей:

Соответственно, как и можно увидеть из графика, чем больше рядом установлено автоматов, тем меньше данный коэффициент.

Зная поправочные коэффициенты можно скорректировать номинальный ток автомата в зависимости от условий его эксплуатации.

Например: имеется автоматический выключатель с номинальным током 16 Ампер установленный в щитке с 5 другими автоматами при температуре окружающего воздуха +10 о C.

  1. По графикам выше найдем поправочные коэффициенты:
  • Кt=1,05
  • Кn=0,8
  1. Зная поправочные коэффициенты скорректируем номинальный ток автомата:

In / = In* Кt* Кn=16*1.05*0.8=13.44 Ампер

Соответственно при эксплуатации автоматического выключателя в вышеуказанных условиях для определения времени его срабатывания необходимо принимать ток не 16 Ампер, а 13,44 Ампера.

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Выбор защитного автомата

Когда нужно выбрать автомат для дома, как правило, многие руководствуются подсчетами суммарной мощности приборов, подключаемых к ветке/зоне и накидывают приличный запас по току, дабы оградить себя от ложных срабатываний автомата. Про ВТХ (время-токовая характеристика) знает не всякий электрик, не говоря уже о домашнем мастере. В этой статье мы немного углубимся в теорию, рассмотрим некоторые важные моменты и выведем из всего сказанного простейшую таблицу, руководствуясь которой, мы будем уверены в надежном и своевременном срабатывании защитного автомата.

От чего должен защищать автомат?

В первую очередь автомат предназначен для защиты проводки от возгорания и разрушения. Электроприборы, как правило, автомат не защищает, не защищает и человека от удара током – эту функцию выполняет дифференциальный выключатель (УЗО в народе) или дифференциальный автомат (совмещает в себе УЗО и защитный автомат). Так вот, раз защищает проводку, значит номинал не должен быть завышен для исключения лишних срабатываний – если проводке угрожает возгорание или разрушение, ни о каком запасе по мощности не должно быть и речи! Простая мудрость: если хочешь надежную защиту и минимум срабатываний – увеличь сечение токопроводящих жил проводов, в разумных пределах естественно.

Существует заблуждение, что если проводка выдерживает ток, равный номиналу автомата, то все в порядке и пожара никогда не случится. Это далеко не так. В прошлой статье мы поверхностно затронули тему проводки и автоматов, но главное мы познакомились с таблицей, в которой указаны токи для различных сечений проводов. Теперь мы воспользуемся этой таблицей и увидим, какие провода номиналом какого автомата можно защищать.

При каком токе сработает автомат?

В современных автоматах встроенно две защиты: электромагнитный расцепитель и тепловой, каждый выполняет свою важную функцию. Электромагнитный расцепитель призван защищать от коротких замыканий , иногда от неисправных электроприборов. Ток короткого замыкания очень большой и очень опасен для проводки, приборов учета, поэтому необходимо моментальное срабатывание автомата, как правило время срабатывания электромагнитного расцепителя не превышает 0,1 секунды или меньше (зависит от класса токоограничения автомата), зависит от конкретного прибора. Ток срабатывания такого расцепителя превышает номинальный в 5-10 раз! Естественно, от незначительной перегрузки он не защитит. Для защиты от перегрузок предназначен тепловой расцепитель. Время его срабатывания значительно дольше чем у магнитного, однако срабатывает тепловой расцепитель даже от незначительных перегрузок. Тепловой расцепитель может сработать и за секунду, а может “думать” целый час. Так вот, если 5-10 кратные перегрузки КЗ в течение 0,1 секунды провод переживет, то целый час “висеть” под током, в 1,5 раза превышающем номинал автомата способен не всякий провод!

Поэтому давайте обратим внимание на более медленную, но более чувствительную защиту – тепловой расцепитель автомата.

При каком токе срабатывает тепловой расцепитель?

Конкретной цифры, соответствующей номиналу автомата нет, есть лишь время-токовая характеристика от производителя автомата. Графики мы рассматривать сегодня не будем, дабы не вносить еще большей путаницы, рассмотрим лишь две важные величины: ток условного нерасцепления 1,13in и ток условного расцепления 1,45in. Ток условного нерасцепления – это ток, при котором автомат гарантированно проработает не меньше часа (для автоматов с номиналом менее 63А). Равен он номиналу автомата, умноженному на коэффициент 1,13, для номинала 16А это 16*1,13=18,08А, автомат 16А гарантированно проработает час при токе 18 ампер! Ток условного расцепления – это ток, при котором автомат гарантированно сработает через час, для номинала 16А это 16*1,45=23,2А. Вот на ток условного расцепления и следует обращать внимание при выборе номинала автомата или сечения провода. Если ветка защищена автоматом 16А, то проводка в этой ветке должна выдерживать 23А, ведь такой ток возможен при перегрузках, пока не сработает автомат, а сработать он может и через час! Стоит отметить, что, как правило, приведенные цифры справедливы к автоматам с характеристикой “В” и “С”, и более точную информацию вы найдете в паспорте к прибору. Важно подбирать проводку, выдерживающую полтора номинала автомата!

Если вы внимательный читатель, то вы заметите некоторые противоречия в этой и прошлой статье: там я рекомендую защищать провод сечением 1,5 мм2 автоматом не более 16А. Ведь медный провод 1,5 мм2 выдерживает ток не более 19А. Объясняю: данный провод я рекомендовал использовать для освещения, а не для розеток, в освещении перегрузку в 19А представить сложно, только КЗ, а доли секунд короткого замыкания провод выдержит. Другое дело если использовать провод 1,5 мм2 для розеток: в розетки можно понавтыкать множество приборов и те самые 23А очень даже не исключены, для розеток такой провод использовать крайне не желательно! Для этих целей предназначен провод 2,5 мм2.

Как ни странно, зачастую в новостройках электрики игнорируют эти самые ВТХ автоматов, ведь 1,5 мм2 согласно таблице выдерживают до 4-х киловатт (220вольт*19А=4180ватт) и плевать, что автомат отключится только на нагрузке в 5 киловатт, и то через целый час! Так же часто вижу как группы розеток защищают автоматами с номиналом 25А, при проводе 2,5 мм2 – по сути автоматы защищают только от КЗ. И все это на фоне того, что производители проводов сплошь и рядом занижают реальное сечение проводов. Ну пусть данное явление останется на совести проверяющих органов, теперь мы знаем – так делать не следует.

Какой автомат выбрать, B или C?

Как мы выяснили из всего вышесказанного, нужно руководствоваться характеристикой, равной полуторному значению от номинала автомата. Это позволит грамотно подобрать автомат для защиты от перегрузки. Для защиты от КЗ имеет значение “В” или “С”, эти буквы пишутся перед значением тока на автоматах. Например “В16А” читается “автомат на 16 ампер с характеристикой бэ” или “С25А” – “автомат на 25 ампер с характеристикой цэ”. В автоматах с характеристикой “В” электромагнитный расцепитель срабатывает при превышении тока в 3-5 раз от номинального, в автоматах с характеристикой “С” – при превышении тока в 5-10 раз от номинального. Естественно лучше выбрать прибор, который сработает при меньшем токе, то есть с характеристикой “В”. Между прочим, данная характеристика справедлива по отношению и к дифференциальным автоматам.

Существует заблуждение, что С-ешки следует ставить там, где имеются приборы с повышенными пусковыми токами, такими как холодильники, нагревательные приборы и т.д. Это не более чем домыслы от незнания – пусковые токи данных приборов не превышают 3-х кратные значения рабочих токов. Данное утверждение относится к мощным асинхронным двигателям, которые используются в станках, если у вас дома есть станок – тогда да, лучше защитить его С-ешкой.

Итак, какую характеристику все-таки выбрать? В большинстве случаев обе время-токовые характеристики применимы для защиты. Характеристика “C” ничуть не хуже проявляет свои защитные свойства там, где ток короткого замыкания в несколько раз превышает номинальное значение, помноженное на 10 (10-кратное превышение). Простыми словами, там где сеть не просажена и напряжение близко к 220 В – про тип автомата можно не переживать. В дачных же поселениях, там где напряжение сети порой может проседать до 160 В и ниже, лучше применить “B”.

Стоит заметить, что применив “B”-шку в любой ситуации, вы не прогадаете. Если вышеприведенные высказывания вас не устраивают и вы привыкли оперировать точными цифрами – нужно померить ожидаемый ток короткого замыкания, “козу”, как это называется у электриков. И сравнить десятикратный ток “C”-шки с полученным результатом. Как измерять “козу” мы рассмотрим в последующих публикациях.

Применение обеих характеристик на вводе (C) и ветках (B) обычно не приводит к селективности защиты, когда при КЗ отключается только проблемная ветка, а вводной автомат включен. Если подобные случаи и имеют место быть, то в большей мере это можно списать на случайность, нежели на селективность.

Действительной, эффективной селективности можно добиться только путем установки дорогих аппаратов, в технических описаниях которых производитель указывает тип и класс токоограничения вводных, и групповых автоматов.

Таблица сечений медных проводов и автоматов к ним

А вот и обещанная таблица. Вы можете и самостоятельно рассчитать автомат, для этого нужно знать максимальный ток защищаемого провода, он должен быть не менее номинала автомата, помноженного на коэффициент 1,45.

ВЫБОР ТОКА СРАБАТЫВАНИЯ ЗАЩИТЫ

Исходным для выбора тока срабатывания максимальной токо­вой защиты от к. з. является требование, чтобы она надежно работала при повреждениях, но в то же время не действовала при максимальных токах нагрузки и ее кратковременных толчках, вызываемых пуском и самозапуском двигателей, колебанием на­грузки потребителей и другими причинами.

Излишняя чувствительность защиты из-за недостаточной от­стройки ее от токов нагрузки может приводить к неправильным отключениям при неопасных перегрузках, что наносит ущерб потребителям. Слишком чувствительная защита сама становится источником аварий и перебоев в питании потребителей.

Из этого следует, что главная задача при выборе тока сраба­тывания состоит в надежной отстройке защиты от токов на­грузки. Для этой цели необходимо выполнить два условия:

1) Токовые реле защиты не должны приходить в действие при максимальном рабочем токе нагрузки Iн.макс, для чего ток срабатывания защиты 1 Iс.з должен быть больше
максимального тока нагрузки:

2) Токовые реле, сработавшие при к. з. в сети, должны надежно возвращаться в исходное положение после отключения к. з. при оставшемся в защищаемой линии рабочем токе. Так, напри­мер, при к. з. в токе К сети (рис. 4-8) срабатывают токовые реле защит 1 и 2. После отключения повреждения защитой 2 прохож­дение тока к. з. прекращается и пришедшие в действие токовые реле защиты 1 должны возвратиться в начальное положение, так как иначе про­изойдет неправильное отключение непо­врежденной линии. Поэтому ток возврата реле должен быть больше тока нагрузки линии, проходящего через защиту 1 после отключения к. з.

Этот ток в первый момент времени после отключения к. з. имеет повышенное значение из-за пусковых токов электродвигателей. Асинхронные электродвига­тели, составляющие значительную часть нагрузки, во время к. з, тормозятся вслед­ствие возникающего, при к. з. понижении напряжения. После отключения к. з. напряжение восстанавли­вается и все оставшиеся в работе электродвигатели (часть неот­ветственных электродвигателей отключается защитой от пониже­ния напряжения) самозапускаются, потребляя повы­шенный пусковой ток (рис. 4-9). Этот ток I3 постепенно затухает, и в линии устанавливается рабо­чий ток, который в худшем слу­чае может иметь максимальное значение Iн.макс

Увеличение Iн.макс, вызванное самозапуском двигателей, оцени­вается коэффициентом запуска кз. Учет самозапуска двигателей яв­ляется обязательным. Исходя из этого

При выполнении условия (4-2) выполняется также условие (4-1), так как ток возврата максималь­ных реле всегда меньше тока срабатывания. Поэтому для от­стройки защиты от нагрузки за исходное принимается условие (4-2). Руководствуясь им, ток возврата выбирают равным:

Коэффициент надежности kн учитывает возможную погреш­ность в величине тока возврата реле и принимается равным 1,1 – 1,2.

1 Здесь и в дальнейшем под током срабатывания защиты подразуме­вается наименьший первичный ток в фазе линии, необходимый для действия защиты.

Как видно из выражения (4-4), значение Iс.з зависит от kвоз и Iн.макс. Ток срабатывания обратно пропорционален kвоз, по­этому в целях уменьшения Iс.з стремятся применять токовые реле с высоким коэффициентом возврата: примерно 0,85 и выше.

Существенное значение для надежной отстройки защиты от нагрузки имеет правильная оценка величины Iн.макс.

Определяя максимальное значение тока нагрузки, нужно учитывать тяжелое, но в то же время реально возможное увели­чение нагрузки, обычно возникающее в результате нарушения нормальной схемы сети. Например, при двух параллельных ли­ниях (рис. 4-10, а) необходимо учитывать, что в случае автомати­ческого отключения одной из них нагрузка на оставшейся линии удвоится. При наличии АВР, включающего выключатель Б (рис. 4-10, б), необходимо предусматривать наброс мощности на линию Л1 при отключении Л2 и наоборот. При наличии АПВ (рис. 4-10, в) необходимо учитывать самозапуск электродвигателей после повторного включения линий от АПВ.

Чувствительность защиты. Ток срабатывания, выбранный по условию отстройки от нагрузки, проверяется по условию чувствительности защиты. Проверка ведется по мин и м а л ь н о м у значению тока Iк.мин при повреждении в конце зоны защиты. Зона действия максимальной токовой защиты должна охватывать защищаемую линию и следующий второй участок, т. е. линию Л2 и трансформаторы, отходящие от шин приемной подстанции (рис. 4-11). Максимальный ток рассчи­тывается для реального минимального режима на электростан­циях и в сетях, питающих линию. Чувствительность защиты оценивается коэффициентом чувствительности:

kч= (4-6)

Коэффициент чувствительности для защищаемой линии счи­тается допустимым, если Iк.мин в 1,5 раза больше тока срабаты­вания защиты. Снижение kч ниже 1,5 не рекомендуется, так как действительный ток в реле при к. з. может оказаться меньше расчетного Iк.мин из-за неточности расчета токов к. з., влияния сопротивления в месте повреждения (не учитываемого при рас­чете) и погрешности трансформаторов тока, уменьшающей вторич­ный ток. При к. з. на резервируемом участке согласно ПУЭ допускаются kч = 1,2.

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

Выбор автоматического выключателя по номинальному току срабатывания

На вводе в любую квартиру в обязательном порядке устанавливается устройство для защиты от перегрузки и токов короткого замыкания. Как правило, эти задачи выполняют автоматические выключатели. Для правильной их установки необходимо уметь отличать номиналы автоматических выключателей.

Где и как применяются автоматические выключатели

Автоматические выключатели предназначены для защиты электрических сетей от перегрузок и токов короткого замыкания. За счет надежности и простоты подключения они получили широкое распространение в бытовых электросетях.

Автоматы для защиты электросети

Автоматы присутствуют практически в каждом квартирном электрощите. Не реже они встречаются в щитах защиты промышленного оборудования, электрических двигателей и различных передвижных установках.

Номинальный ток автомата

У разных электроприборов потребляемая мощность способна отличаться в тысячи раз. Соответственно неодинаков и рабочий ток. К примеру, обычная квартира в жилом доме потребляет до 16-32 А. Поэтому автомат защиты квартирной сети подбирается на аналогичный номинал. Мощные промышленные печи способны потреблять от энергосистемы сотни ампер. Соответственно автомат для них требуется на больший номинал.

Номиналы автоматических выключателей

Маркировка автомата

Согласно ПУЭ каждый аппарат защиты должен иметь надпись, указывающую значение номинального тока. Чтобы узнать номинал автомата, достаточно посмотреть на его корпус. На данных устройствах защиты используется стандартная маркировка, состоящая из одной буквы (B, C или D) и числа.

Буква указывает на временную характеристику. Ее еще называют временем срабатывания. Об этом параметре речь пойдет ниже. Число обозначает номинальный ток прибора. Например:

  • C25 — временная характеристика C, номинальный ток 25 А;
  • B32 — характеристика B, 32 А.

В быту обычно применяют выключатели с временными характеристиками B и C. В промышленности встречаются защитные устройства из ряда L, Z и K.

Дополнительная информация. В маркировке скрыта и другая информация об устройстве. Например, номер серии, номинальное рабочее напряжение, отключающая способность и количество полюсов.

Временная характеристика автоматических выключателей

В автоматических выключателях используется 2 вида расцепителей:

  1. Электромагнитный. Обладает мгновенным срабатыванием. При превышении тока электромагнитного расцепителя устройство защиты отключается без каких-либо временных задержек. Этот узел приводит к срабатыванию автомата при КЗ.
  2. Тепловой расцепитель. Срабатывает через некоторое время. Применяется для защиты от перегрузок. Причем, чем сильнее превышена допустимая мощность потребителя, тем быстрее сработает защита.

В некоторых автоматах применяется 1 расцепитель, в других оба. Различные комбинации этих узлов наделяют выключатель одной из вышеописанных характеристик B, C или D.

Ниже приведена таблица с временными характеристиками автоматов, их током отключения и сферой применения. In — номинальный ток, который указан на корпусе после буквы (16, 25, 32).

Временная характеристика При каком токе произойдет отключение Где применяются автоматы с данными характеристиками
B 3-5 In Сети освещения и линии с большой длиной
C 5-10 In Розетки и потребители с малыми пусковыми токами
D 10-20 In Потребители с большими пусковыми токами (двигатели, трансформаторы)
L, Z, K свыше 8-12 In Промышленность, редко

Примеры использования автоматов

Если заглянуть в квартирный электрощит, там наиболее вероятно будут установлены автоматы C16 или C25. В старых домах предусмотрена отдельная линия питания мощной электроплиты на кухне. Для нее предусмотрен автомат на 25 А.

Разновидности модульных устройств защиты

Помимо обычных автоматов в быту и промышленности часто встречаются и другие, родственные устройства. Они обладают определенными достоинствами перед простыми автоматическими выключателями.

Мини модели

Линейка устройств защиты широкого потребления. Устанавливаются в квартирные электрощиты. Данные приборы рассчитаны на малые номиналы 25-32 А. Обладают минимальным функционалом. Стоят дешево и не имеют возможности ручной подстройки тока срабатывания. При некорректной работе их целесообразней заменить новыми, нежели перенастроить.

Дополнительная информация. В дорогих моделях предусмотрен регулятор для корректировки тока срабатывания. Данная процедура проводится в электротехнических лабораториях. Автомат подключается к специальному стенду. Затем ток плавно повышается. Это необходимо, чтобы выяснить при каком значении тока отключается каждое конкретное устройство защиты. А далее, внести корректировки в электромагнитный расцепитель.

Воздушные (силовые или открытые) автоматы

Главные особенности этих устройств — большие размеры, открытое негерметичное исполнение и повышенная номинальная мощность в сравнении с мини моделями. Силовые автоматы широко используются не только для защиты электрических сетей и агрегатов, но и для их включения и выключения.

Воздушный выключатель-разъединитель

Такие выключатели устанавливаются на промышленных распределительных щитах для питания мощных установок на десятки киловатт. Их номиналы достигают значений в 400 А и выше.

Закрытые выключатели

Рассчитаны на повышенную мощность. Применяются для защиты силовых потребителей. Приборы данного класса обладают закрытым герметичным исполнением и сравнительно малыми габаритами. Пригодны в сетях до 3,2 кА и отключаются при КЗ до 35 кА.

Достоинство закрытых устройств защиты заключается в их герметичности. Это свойство допускает их применение в экстремальных условиях тропического климата.

Устройства защитного отключения

В большинстве случаев встречаются в бытовых электросетях. Используются для защиты квартирной проводки от повреждения изоляции, а жильцов от опасного прикосновения к токоведущим частям.

УЗО не предназначено для защиты кабелей от коротких замыканий. Вместо этого оно сравнивает токи, протекающие в фазном и нулевом проводах. Если разница превышает определенное значение, значит, где-то нарушена изоляция или человек коснулся фазного провода. В таком случае электропитание квартиры аварийно отключается.

Дифференциальный автоматический выключатель

Гибридное устройство, обладающее свойствами обычного автомата и полноценного УЗО. Диф автомат одновременно используется для защиты проводки от токов утечки и перегрузок. Такие функциональные возможности позволяют установить в щит вместо двух отдельных устройств защиты одно общее. В результате проводка упрощается и занимает меньше пространства.

Трехфазный дифавтомат

Количество полюсов

Бытовым электроприборам для работы необходимо однофазное питание. Достаточно фазного и нулевого провода. Мощные промышленные потребители (станки, печи) работают от трехфазной электросети. Им необходимы 4 провода: 3 фазы и 1 нулевой.

По этой причине и автоматические выключатели производятся в различном форм-факторе. Модели на 1 полюс устанавливают для защиты отдельных однофазных линий. На 2 применяются в качестве вводного устройства защиты квартирных электрощитов. Трехполюсные используются как силовые выключатели в трехфазных сетях. А четырехполюсные — это те же автоматы на 3 полюса, но они имеют дополнительный (4-й) модуль для нулевого провода.

Дополнительная информация. Если под рукой нет двухполюсного автомата, допустимо собрать его из 2 однополюсных. Устройства должны обладать одинаковыми временными и нагрузочными характеристиками. Аналогичным способом собираются выключатели на 3 и 4 полюса.

Выбор провода и автомата по току

Главный критерий выбора проводки и выключателя для защиты — это максимальный допустимый ток в линии. Он определяется поперечным сечением жилы питающего кабеля.

Для медного провода сечением 6 кв. мм длительный допустимый ток равен 46 А. Автоматический выключатель для защиты такой линии выбирается на меньший номинал. Например, 32 или 40 А. Если установить автомат на больший ток, то скорее сгорят провода, чем сработает защита. Поэтому устройство защиты подбирается на меньший ампераж, чем способна выдержать линия.

Другие распространенные номиналы автоматических выключателей по току указаны в таблице.

Сечение провода, кв. мм Наибольший допустимый ток, А Ток автоматического выключателя, А
1,5 19 10-16
2,5 27 16-20
4 38 25-32
6 46 32-40
10 70 50-63

Номинал автомата защиты — это самое важное, что учитывается при его подборе. Если поставить устройство на слишком малый ток, то оно будет постоянно выключаться без перегрузок проводки. Если на слишком большой, то отключится уже после того, как на проводах обгорит изоляция.

Номинал выключателя указан в его маркировке (C25). Его значение подбирается из расчета на 1-2 порядка меньше, чем предельный допустимый ампераж в линии. Это правило свойственно и для других защитных устройств (УЗО, дифференциальный автомат).

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий