Что такое ток уставки

Основные характеристики автоматического выключателя

Материал из Руководство по устройству электроустановок

Содержание

  • 1 Номинальное рабочее напряжение (Ue)
  • 2 Номинальный ток (In)
  • 3 Номинальный ток выключателя при использовании расцепителей с разными диапазонами уставок
  • 4 Уставка реле перегрузки по току отключения (Irth или Ir)
  • 5 Уставка по току отключения при коротком замыкании (Im)
  • 6 Гарантированное разъединение
  • 7 Номинальная отключающая способность при коротком замыкании (Icu или Icn)
  • 8 Примечания

Основными характеристиками автоматического выключателя являются:

  • номинальное напряжение Ue;
  • номинальный ток In;
  • диапазоны регулировки уровней тока отключения для защиты от перегрузки Ir [1] или Irth [1] и защиты от короткого замыкания
    Im [1] ;
  • отключающая способность при коротком замыкании (Icu – для промышленных автоматических выключателей и Icn – для бытовых автоматических выключателей).

Номинальное рабочее напряжение (Ue)

Это то напряжение, при котором данный выключатель работает в нормальных условиях.

Для автоматического выключателя устанавливаются и другие значения напряжения, соответствующие импульсным перенапряжениям (см. подраздел Другие характеристики автоматического выключателя).

Номинальный ток (In)

Это – максимальная величина тока, который автоматический выключатель, снабженный специальным отключающим реле максимального тока, может проводить бесконечно долго при температуре окружающей среды, оговоренной изготовителем, без превышения установленных значений максимальной температуры токоведущих частей.

Пример
Автоматический выключатель с номинальным током In = 125 А при температуре окружающей среды 40 °C, оснащенный отключающим реле максимального тока, откалиброванного соответствующим образом (настроенным на ток 125 А). Этот же автоматический выключатель может использоваться при более высоких температурах окружающей среды, но за счет занижения номинальных параметров. Например, при окружающей температуре 50 °C этот выключатель сможет проводить бесконечно долго 117 А, а при 60 °C – лишь 109 А при соблюдении установленных требований по допустимой температуре.

Уменьшение номинального тока автоматического выключателя производится путем уменьшения уставки его теплового реле. Использование электронного расцепителя, который может работать при высоких температурах, обеспечивают возможность эксплуатации автоматических выключателей (с пониженными уставками по току) при окружающей температуре 60 °С
или даже 70 °С.

Примечание: в автоматических выключателях, соответствующих стандарту МЭК 60947-2, ток In равен обычно Iu для всего распределительного устройства, где Iu обозначает номинальный длительный ток.

Номинальный ток выключателя при использовании расцепителей с разными диапазонами уставок

Автоматическому выключателю, который может быть оборудован расцепителями, имеющими различные диапазоны уставок по току, присваивается номинальное значение, соответствующее номинальному значению расцепителя с наивысшим уровнем уставки по току отключения.

Пример:
Автоматический выключатель NS630N может быть оснащен четырьмя электронными расцепителями с номинальными токами от 150 до 630 А. В таком случае номинальный ток данного автоматического выключателя составит 630 А.

Уставка реле перегрузки по току отключения (Irth или Ir)

За исключением небольших автоматических выключателей, которые легко заменяются, промышленные автоматические выключатели оснащаются сменными, т.е. заменяемыми реле отключения максимального тока. Для того чтобы приспособить автоматический выключатель к требованиям цепи, которой он управляет, и избежать необходимости устанавливать кабели большего размера, отключающие реле обычно являются регулируемыми. Уставка по току отключения Ir или Irth (оба обозначения широко используются) представляет собой ток, при превышении которого данный автоматический выключатель отключит цепь. Кроме того, это максимальный ток, который может проходить через автоматический выключатель без отключения цепи. Это значение должно быть обязательно больше максимального тока нагрузки Iв, но меньше максимально допустимого тока в данной цепи Iz (см. Практические значения для схемы защиты).

Термореле обычно регулируются в диапазоне 0,7-1,0 In, но в случае использования электронных устройств этот диапазон больше и обычно составляет 0,4-1,0 In.

Пример (рис. H30):
Автоматический выключатель NS630N, оснащенный расцепителем STR23SE на 400 А, который отрегулирован на 0,9 In, будет иметь уставку тока отключения:
Ir = 400 x 0,9 = 360 А.

Примечание: для цепей, оборудованных нерегулируемыми расцепителями, Ir = In.
Пример: для автоматического выключателя C60N на 20 А Ir = In = 20 А.

Рис. H30: Пример автоматического выключателя NS630N с расцепителем STR23SE, отрегулированным на 0,9In (Ir = 360 А)

Уставка по току отключения при коротком замыкании (Im)

Расцепители мгновенного действия или срабатывающие с небольшой выдержкой времени предназначены для быстрого выключения автоматического выключателя в случае возникновения больших токов короткого замыкания. Порог их срабатывания Im:

  • для бытовых автоматических выключателей регламентируется стандартами, например МЭК 60898;
  • для промышленных автоматических выключателей указывается изготовителем согласно действующим стандартам, в частности МЭК 60947-2.

Для промышленных выключателей имеется большой выбор расцепителей, что позволяет пользователю адаптировать защитные функции автоматического выключателя к конкретным требованиям нагрузки (см. рис. H31, H32 и H33).

– нижняя уставка: 2 – 5 In
– стандартная уставка: 5 – 10 In

1,5 Ir ≤ Im ≤ 10 Ir
Мгновенное срабатывание (I), время не регулируется:
I = 12 – 15 In

[2] 50 In в стандарте МЭК 60898, что по мнению большинства европейских изготовителей является нереально большим значением (M-G = 10-14 In).

[3] Для промышленного использования значения не регламентируются стандартами МЭК. Указанные выше значения соответствуют тем, которые обычно используются.

Рис. H31: Диапазоны токов отключения устройств защиты от перегрузки и короткого замыкания для низковольтных автоматических выключателей

Рис. H32: Кривая срабатывания термомагнитного комбинированного расцепителя автоматического выключателя

Ir: уставка по току отключения при перегрузке (тепловое реле или реле с большой выдержкой времени)
Im: уставка по току отключения при коротком замыкании (магнитное реле или реле с малой выдержкой времени)
Ii: уставка расцепителя мгновенного действия по току отключения при коротком замыкании
Icu: отключающая способность

Рис. H33: Кривая срабатывания электронного расцепителя автоматического выключателя

Гарантированное разъединение

Автоматический выключатель пригоден для гарантированного разъединения цепи, если он удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к разъединителю (при его номинальном напряжении) в соответствующем стандарте (см. Функции низковольтной аппаратуры: изолирование (отключение)). В таком случае его называют автоматическим выключателем-разъединителем и на его фронтальной поверхности наносят маркировку в виде символа

К этой категории относятся все низковольтные коммутационные аппараты компании Schneider Electric: Multi 9, Compact NS и Masterpact.

Номинальная отключающая способность при коротком замыкании (Icu или Icn)

Отключающая способность низковольтного автоматического выключателя связана с коэффициентом мощности (cos φ) поврежденного участка цепи. В ряде стандартов приводятся типовые значения такого соотношения.

Отключающая способность автоматического выключателя – максимальный (ожидаемый) ток, который данный автоматический выключатель способен отключить и остаться в работоспособном состоянии. Упоминаемая в стандартах величина тока представляет собой действующее значение периодической составляющей тока замыкания, т.е. при расчете этой стандартной величины предполагается, что апериодическая составляющая тока в переходном процессе (которая всегда присутствует в наихудшем возможном случае короткого замыкания) равна нулю. Эта номинальная величина (Icu) для промышленных автоматических выключателей и (Icn) для бытовых автоматических выключателей обычно указывается в кА.

Icu (номинальная предельная отключающая способность) и Ics (номинальная эксплуатационная отключающая способность) определены в стандарте МЭК 60947-2 вместе с соотношением Ics и Icu для различных категорий использования A (мгновенное отключение) и B (отключение с выдержкой времени), рассмотренных в подразделе Другие характеристики автоматического выключателя.

Проверки для подтверждения номинальных отключающих способностей автоматических выключателей регламентируются стандартами и включают в себя:

  • коммутационные циклы, состоящие из последовательности операций, т.е. включения и отключения при коротком замыкании;
  • фазовый сдвиг между током и напряжением. Когда ток в цепи находится в фазе с напряжением питания (cos φ = 1), отключение тока осуществить легче, чем при любом другом коэффициенте мощности. Гораздо труднее осуществлять отключение тока при низких отстающих величинах cos φ,при этом отключение тока в цепи с нулевым коэффициентом мощности является самым трудным случаем.

На практике все токи короткого замыкания в системах электроснабжения возникают обычно при отстающих коэффициентах мощности, и стандарты основаны на значениях, которые обычно считаются типовыми для большинства силовых систем. В целом, чем больше ток короткого замыкания (при данном напряжении), тем ниже коэффициент мощности цепи короткого замыкания, например, рядом с генераторами или большими трансформаторами.

В таблице, приведенной на рис. H34 и взятой из стандарта МЭК 60947-2, указано соотношение между стандартными величинами cos φ для промышленных автоматических выключателей и их предельной отключающей способностью Icu.

  • после проведения цикла «отключение – выдержка времени – включение/ отключение» для проверки предельной отключающей способности (Icu) автоматического выключателя выполняются дополнительные испытания, имеющие целью убедиться в том, что в результате проведения этого испытания не ухудшились:

– электрическая прочность изоляции;
– разъединяющая способность;
– правильное срабатывание защиты от перегрузки.

[1] Величины уставок, которые относятся к термомагнитным (комбинированным) расцепителям для защиты от перегрузки и короткого замыкания.zh:断路器的基本特性

Особенности работы автоматических выключателей с микропроцессорными расцепителями

Ни для кого не секрет, что автоматические выключатели это не просто рубильники, которые пропускают рабочий ток и обеспечивают два состояния электрической цепи: замкнутое и разомкнутое. Автоматический выключатель – это электрический аппарат, который в режиме реального времени «отслеживает» уровень протекающего тока в защищаемой цепи и отключает ее при превышении током определенного значения.

Самым распространенным сочетанием в автоматических выключателях является комбинация теплового и электромагнитного расцепителя. Именно эти два вида расцепителей обеспечивают основную защиту цепей от сверхтоков.

Тепловой расцепитель предназначен для отключения токов перегрузки электрической цепи. Тепловой расцепитель конструктивно состоит из двух слоев металлов, обладающих различными коэффициентами линейного расширения. Это и позволяет пластине изгибаться при нагреве и воздействовать на механизм свободного расцепления, в конечном итоге, отключая аппарат. Такой расцепитель еще называют термобиметаллическим расцепителем по названию основного элемента – биметаллической пластины.

Однако этот вид расцепителя обладает существенным недостатком – его свойства зависят от температуры окружающей среды. То есть, при слишком низкой температуре даже если цепь будет перегружена — тепловой расцепитель автоматического выключателя может не отключить линию. Возможна и обратная ситуация: в очень жаркую погоду автоматический выключатель может ложно отключать защищаемую линию, за счет нагрева биметаллической пластины окружающей средой. К тому же тепловой расцепитель потребляет электрическую энергию.

Электромагнитный расцепитель состоит из катушки и подвижного стального сердечника, удерживаемого пружиной. При превышении заданного значения тока, по закону электромагнитной индукции в катушке наводится электромагнитное поле, под действием которого сердечник втягивается внутрь катушки, преодолевая сопротивление пружины, и вызывает срабатывание механизма расцепления. В нормальном режиме работы в катушке также наводится электромагнитное поле, однако его силы не хватает, чтобы преодолеть сопротивление пружины и втянуть сердечник.

Устройство механизма электромагнитного расцепителя показано на примере АП50Б

Этот вид расцепителя не обладает таким большим потреблением электрической энергии, как тепловой расцепитель.

В настоящее время широкое распространение получили электронные расцепители на базе микроконтроллеров. С их помощью можно осуществлять точную настройку следующих параметров защиты:

  • уровень рабочего тока защиты
  • время защиты от перегрузки
  • время срабатывания в зоне перегрузки с функцией «тепловой памяти» и без нее
  • ток селективной отсечки
  • время селективной токовой отсечки

Реализованная функция проведения самотестирования работоспособности механизма свободного расцепления с помощью кнопки ТЕСТ позволяет проводить проверку аппарата потребителем.

Регулировка параметров настройки электрической цепи на лицевой панели устройства позволяет персоналу без лишнего труда понять, как настроена защита отходящей линии.

С помощью поворотных переключателей на лицевой панели устанавливается уровень рабочего тока цепи. Регулировка уставки рабочего тока расцепителя IR устанавливается в кратности: 0,4; 0,45; 0,5; 0,56; 0,63; 0,7; 0,8; 0,9; 0,95; 1,0 к номинальному току выключателя.

Существует два режима работы полупроводникового расцепителя при перегрузке электрической цепи:

  • с «тепловой памятью»;
  • без «тепловой памяти»

«Тепловая память» является эмуляцией работы теплового расцепителя (биметаллической пластины): микропроцессорный расцепитель программным способом задает время, которое потребовалось бы для остывания биметаллической пластины. Данная функция позволяет оборудованию и защищаемой цепи больше времени остывать и, соответственно, их срок службы не снижается.

Одним из преимуществ является установка уровня тока и времени срабатывания автоматического выключателя при коротком замыкании, что осуществляет необходимую селективность защиты. Это необходимо для того, чтобы вводной автоматический выключатель отключился позже, чем ближайшие к аварии аппараты. Важно отметить, что, в отличие от теплового расцепителя, уставки по времени в микропроцессорном расцепителе не меняются при изменении температуры окружающей среды.

Регулировка уставки тока селективной токовой отсечки выбирается кратно рабочему току IR: 1,5; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10.

Регулировка уставки времени селективной токовой отсечки выбирается в секундах: 0 (без выдержки времени); 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4.

Электромагнитная совместимость микропроцессорных расцепителей автоматических выключателей OptiMat D позволяет применять эти аппараты в общепромышленных электроустановках. В свою очередь, электромагнитные поля, создаваемые элементами микропроцессорного расцепителя не оказывают негативного влияния на окружающую технику.

Рассмотрим выбор уставок на примере микропроцессорного расцепителя MR1-D250 автоматического выключателя OptiMat D. Имеется асинхронный двигатель АИР250S2 с параметрами Р=75 кВт; cosφ=0,9; Iп/Iном=7,5; для которого нужно выбрать уставки защищающего аппарата (автоматический выключатель защищает непосредственно линию с данным электродвигателем). Примем следующие условия: пуск электродвигателя легкий и время пуска равное 2 с.

Выбираем для нашего двигателя уставку в 4 секунды с функцией тепловой памяти:

В нашем случае номинальный ток электродвигателя составляет 126,6 А. Соответственно, выставляем переключатель регулировки номинального тока выключателя на значение 0,56, чтобы ближайшее значение получилось 140 А.

Чтобы автоматический выключатель не срабатывал ложно от пусковых токов, кратность которых для выбранного двигателя составляет 7,5 примем уставку селективной токовой отсечки равную 8.

Т. к. данный выключатель будет устанавливаться непосредственно для защиты электродвигателя для обеспечения селективности в действии выключателей принимаем мгновенную селективную токовую отсечку (без выдержки по времени).

Следует также отметить, что при превышении током короткого замыкания значения в 3000 А выключатель будет срабатывать мгновенно, то есть без выдержки по времени.

Таким образом, мы рассмотрели пример выбора уставок микропроцессорного расцепителя, обеспечивающие защиту асинхронного двигателя. Данный пример выбора уставок микропроцессорного расцепителя не является техническим руководством. В конечном виде панель настройки микропроцессорного расцепителя автоматического выключателя будет выглядеть так:

Электромагнитная совместимость, соответствующая требованиям ГОСТ Р 50030.2-2010, и возможность внедрения в систему автоматизации делает автоматические выключатели Optimat D250 более надежными, удобными и выгодными решениями по многим показателям.

Проект РЗА

Сайт о релейной защите и цифровых технологиях в энергетике

Чудеса ПУЭ 3.1. Братья-расцепители

Если внимательно посмотреть пункт ПУЭ 3.1.11, то можно увидеть очертания цифровой подстанции…

Ну, ладно — нельзя) Если вы интересуетесь ЦПС, то в конце года я сделаю курс по базовым понятиям Цифровой подстанции согласно МЭК-61850, а сегодня мы будем разбираться с одним старым, но интересным пунктом ПУЭ.

Есть в этом пункте неприметная, на первый взгляд, особенность, которая может сильно повлиять на защиту кабелей 0,4 кВ от перегрузки. Эта особенность состоит в разных условиях проверки уставок для регулируемых и нерегулируемых расцепителей автоматических выключателей. О там как этих братьев-близнецов разбросало по разным методикам расчета мы и поговорим в данной статье.

“Не брат ты мне!”

Предоставим слово самим ПУЭ:

100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки) — для проводников всех марок;

100% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой — для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией; …”

Помимо довольно запутанного основного определения (я читал раза три, чтобы въехать о чем это) можно увидеть, что есть деление на нерегулируемые и регулируемые расцепители, и для них приняты разные условия проверки. Наверное есть какие-то существенные различия между этими устройствами, чтобы были приняты такие серьезные различия в методиках? Давайте разберемся с этим вопросом.

Автоматы с нерегулируемыми и регулируемыми расцепителями.

Токовая уставка расцепителя автомата 0,4 кВ обозначается как Ir и для некоторых устройств может изменяться в достаточно широких пределах по отношению к номинальному току автомата. Например, для термомагнитных расцепителей этот диапазон обычно равен (0,7-1)*In, для современных электронных — (0,4-1)*In. Это и есть автоматы с “расцепителем с регулируемой характеристикой”

На Рис. 1 представлена времятоковая характеристика такого автомата — Compact NSX с расцепителем TM-D.

Рис.1 Характеристика срабатывания расцепителя TM-D и его контрольные токи. (из каталога Compact NSX 100-630 А, Schneider Electric)

Весь график на Рис.1 построен в относительных единицах тока Ir, о чем свидетельствует надпись внизу. То есть сначала вы выбираете Ir в долях от In и после уже смотрите характеристику отключения расцепителя на Рис.1 в долях Ir.

На Рис.1 есть три характерных точки для теплового расцепителя (это наша защита от перегрузки кабеля согласно ПУЭ 3.1.11):

  • Это сам номинальный ток расцепителя Ir;
  • Ток гарантированного нерасцепления Int, равный 1,05*Ir;
  • Ток гарантированного расцепления It (он же ток трогания расцепителя), равный 1,2*Ir.

Искомый проверочный ток для защиты от перегрузки кабеля согласно ПУЭ 3.1.11 — это ток трогания It , т.е. ток при котором расцепитель гарантированно отключит выключатель в течении контрольного времени. Запомним это результат.

Теперь приведем пример автомата с “расцепителем с нерегулируемой характеристикой”. Для этого подойдет обычный модульный автомат iC60 и его времятоковая характеристика при контрольной температуре (30 гр.С). Характеристика отключения (B,C,D) может быть любая — она нас сейчас не интересует.

У такого автомата ток номинальный ток расцепителя равен номинальному току автомата, Ir=In.Тогда согласно характеристики на Рис.2 получим те же три точки, характерные для любого расцепителя:

  • Номинальный ток расцепителя Ir;
  • Ток гарантированного нерасцепления Int, равный 1,13*Ir;
  • Ток гарантированного расцепления It (он же ток трогания расцепителя), равный 1,45*Ir.

Но в этом случае, согласно тому же пункту ПУЭ, проверочным током будем именно номинальный ток расцепителя Ir , а не It. То есть ток, который отличается на 45% от того, что использовался бы при регулируемом расцепителе! Можете еще раз прочитать определение в п.3.1.11. и убедиться самостоятельно.

Первый раз, когда я это увидел, я подумал, что у меня поехала крыша и мне пора заканчивать с расчетами уставок. Потому, что согласно этому пункту получалось, что я ничего не понимаю в этом деле. Потом я решил докопаться до сути вопроса и узнать, кто же разлучил этих братьев-расцепителей. Я начал рыть в этих ваших интернетах всю доступную информацию. Шли годы… И вот наконец я обнаружил первоисточник. Устраивайтесь поудобнее, сейчас будет развязка

Расцепители и политика

С большой долей вероятности могу предположить, что братья-расцепители стали жертвой развала СССР и вот почему.

Похоже, что основным разработчиком главы ПУЭ 3.1 был НИПИ Тяжпромэлектропроект им. Ф.Б.Якубовского. Он же выпустил Пособие к Главе 3.1 ПУЭ, где, помимо всего прочего, дал пояснения к пункту 3.1.11. В самом конце этого пояснения есть Замечание, которое я приведу здесь:

В главе 3.1 ПУЭ существует различный подход к автоматическим выключателям с нерегулируемой и регулируемой обратно зависимой от тока характеристикой: в первом случае чувствительность защиты связывается с номинальным током расцепителя, во втором — с током трогания расцепителя (током срабатывания).

Такое различие в подходах вызвано опасением, что для регулируемой характеристики кратность тока срабатывания по отношению к номинальному может быть значительно увеличена по сравнению с кратностью, принятой для нерегулируемой характеристики. На самом же деле, для всех выключателей в табл. 1 эта кратность изменяется в сравнительно небольших пределах (1,2-1,35), а главное, никак не связана с возможностью регулирования характеристик. Поэтому в требованиях ПУЭ трудно найти строгую логику, и в наших примерах отнесение характеристик автоматических выключателей к регулируемым или нерегулируемым является довольно условным.

Чтобы устранить эту нечеткость, в новой редакции главы 3.1, подготовленной для 7-го издания ПУЭ,требования к чувствительности защиты связываются с током срабатывания расцепителя, независимо от того, регулируемой или нерегулируемой является характеристика автоматического выключателя

Самые значимые обороты я выделил жирным — эти правки мои. Остальное, как оно есть.

Что тут сказать? Все мы ошибаемся, главное вовремя это исправить. Но вот время-то похоже и оказалось неподходящим для таких мероприятий. Посмотрите на титульник этого Пособия и год его выпуска.

Сдается мне, что все эти начинания с воссоединением братьев-расцепителей так и остались идеей на бумаге. 1991-ый год был не самым удачным в отношении развития нашей электроэнергетики в целом и совершенствования технической документации в частности.

И сейчас, если строго следовать ПУЭ, то расчет получается бредовым, а если все-таки брать ток трогания для всех расцепителей, то сослаться просто не на что. Такая вот печальная история.

Но если вы думаете, что это единственный косяк в Главе 3.1, то очень сильно ошибаетесь. Это даже не главный косяк) Есть еще как минимум один, и вот он просто эпичный!

Если хотите услышать новую историю по этой теме, то ставьте плюсы к этой статье, пишите комментарии и делитесь ей в соцсетях. Если интерес будет, то напишу)

Что такое ток уставки

МЕХАНОТРОНИКА:

ПРОБЛЕМА ДАЛЬНЕГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ В СЕТЯХ 0,4 кВ

Сергей Гондуров, генеральный конструктор
Михаил Пирогов, начальник отдела системотехники
Илья Иванов, ведущий инженер отдела системотехники
ООО «НТЦ «Механотроника», г. Санкт-Петербург

Сети 0,4 кВ – важный узел в передаче электроэнергии от источника к потребителю. От его надежности напрямую зависит работа всех промышленных и сельскохозяйственных предприятий, электростанций и подстанций. Еще недавно проблема дальнего резервирования (ДР) сетей 0,4 кВ не имела качественного решения.

Осуществить резервирование в сети 0,4 кВ теми же методами, что и в высоковольтной сети не удавалось из-за существенного снижения тока короткого замыкания (КЗ) по мере удаления точки КЗ от источников питания.

Появление микропроцессорных устройств релейной защиты позволило решить проблему ДР в сетях 0,4 кВ благодаря реализации алгоритма, в основе которого лежит принципиально новая идея, ранее не существовавшая в мировой практике.

ТРАДИЦИОННАЯ МЕТОДИКА ВЫБОРА УСТАВОК

Рассмотрим проблему ДР на примере выбора уставок срабатывания защиты вводного выключателя подстанции 10/0,4 кВ мощностью 1000 кВА (рис. 1). Отметим, что в данном случае нагрузка Н1, Н2, Н3 не содержит в своем составе электродвигатели.

Рис. 1. Схема электроустановки

Уставки срабатывания защит выбираются в соответствии с рекомендациями [1].

Выбор уставок автоматического выключателя QF2 защиты электродвигателя

Токовая отсечка. Токовую отсечку выключателя отстраивают от пускового тока электродвигателя по выражению:

где K н – коэффициент надежности отстройки отсечки от пускового тока электродвигателя, принимается равным 1,5;
1,05 – коэффициент, учитывающий, что в нормальном режиме напряжение может быть на 5% выше U ном электродвигателя.

Уставка срабатывания токовой отсечки составляет I с.о. ≥ 3528 А. Выдержка времени срабатывания минимальна и составляет 0,1 с.

Защита от перегрузки. Ток срабатывания защиты от перегрузки определяется из условия возврата защиты после окончания пуска или самозапуска электродвигателя по выражению:

где K н – коэффициент надежности, учитывающий запас по току, неточности настройки и разброс срабатывания защиты;
K в – коэффициент возврата защиты;
I ном – номинальный ток электродвигателя.

Для автоматических выключателей серии ВА с полупроводниковым расцепителем БПР: K в = 0,97÷0,98, K н =1,19÷1,32. По выражению (2) I с.п. = 1,25 · I ном = 400 А.

Время срабатывания защиты от перегрузки принимается из условия несрабатывания защиты при пуске или самозапуске электродвигателя и определяется по выражению:

где t с.п. – время срабатывания защиты при токе, равном пусковому;
t пуск – длительность пуска электродвигателя.

Время срабатывания защиты от перегрузки t с.п. = 4,5 с.

Выбор уставок срабатывания защит автоматических выключателей QF4, QF5

Токовая отсечка. Ввиду отсутствия на данном присоединении двигательной нагрузки, уставка срабатывания отсечки определяется по следующему выражению:

где K н – коэффициент надежности, для автоматических выключателей серии ВА составляет 1,5;
I раб.макс – максимальный рабочий ток присоединения, равный в данном случае I ном .

По выражению (4) находим I с.о. = 1,5 · I раб.макс =108 А.

Согласование с отсечками выключателей отходящих линий не производим ввиду их отсутствия.
Уставка времени срабатывания токовой отсечки выбирается минимальная – 0,1 с.

Защита от перегрузки. На данных присоединениях защита от перегрузки не используется, в связи с этим установлены автоматические выключатели, имеющие только электромагнитные расцепители.

Выбор уставок срабатывания защит автоматического выключателя QF3

Токовая отсечка. Определяется по двум условиям, из которых принимается наибольшее значение.
1-е условие: несрабатывание при максимальном рабочем токе. Определяется по выражению (4) и составляет:

2-е условие: согласование с отсечками выключателей отходящих линий. Определяется по выражению:

где K н.с. – коэффициент надежности согласования, равный 1,4;
I с.о.л. – наибольший из токов срабатывания отсечек выключателей отходящих линий, составляющий 108 А.

По выражению (5) I с.о. = 151 А.
Таким образом, наибольшее значение I с.о. =216 А.
Выдержка времени срабатывания отсечки определяется по выражению:

где t с.о.л. – выдержка времени срабатывания отсечки выключателя отходящей линии;
Δt – ступень селективности, равная 0,15 с.
Уставка выдержки времени срабатывания токовой отсечки t с.о. = 0,25 с.

Защита от перегрузки. На данном присоединении защита от перегрузки не используется.

Выбор уставок срабатывания защит автоматического выключателя QF1

Токовая отсечка. Выбор уставки срабатывания отсечки вводного автоматического выключателя определяется при полной нагрузке секции и электродвигателя с наибольшим пусковым током:

где K н – коэффициент надежности, равный 1,5;
– сумма максимальных рабочих токов электроприемников, кроме двигателя с наибольшим пусковым током;
I пуск.макс – наибольший пусковой ток.

По выражению (7) ток срабатывания отсечки вводного выключателя составляет I с.о. = 4356 А.
Согласование с отсечками выключателей отходящих линий определяется по выражению (5) и составляет I с.о. = 4939 А.
Из полученных значений выбираем максимальное I с.о. = = 4939 А.
Выдержка времени срабатывания отсечки определяется по выражению (6) и составляет t с.о. = 0,4 с.

Защита от перегрузки. Уставка защиты от перегрузки рассчитывается так же, как и для электродвигателя (2), однако вместо I ном используется максимальный рабочий ток, который с учетом допустимой перегрузки трансформатора 1,2 составляет I раб.макс = 1,2 · I н.т. = 1734 А.
По выражению (2) уставка срабатывания защиты от перегрузки I с.п. = 1,25 · I раб.макс =2167,5 А.
Время срабатывания защиты в 2 раза больше длительности пуска электродвигателей и составляет t с.п. = 2 · t пуск = 6 с.

Анализ выбранных уставок

Рассчитав токи КЗ [2], представим их в виде графика (рис. 2), где кривая указывает значение тока дугового двухфазного КЗ на кабельной линии ВВГ 3×70 + 1×35 по мере удаления от шин подстанции. Значения I с.о. и I с.п соответствуют значениям уставок срабатывания защит вводного выключателя QF1. На графике видно, что токовая отсечка вводного выключателя QF1, начиная с 84 м, не выполняет резервирование защит отходящего выключателя QF3. Защита от перегрузки также не удовлетворяет выбору проводников по условиям нагрева при КЗ [4] и нарушает требования п.1.4.16 ПУЭ [3]. Это означает, что при возникновении КЗ вне зоны резервирования защиты вводного выключателя QF1 и при отказе отходящего выключателя QF3 произойдет термическое повреждение кабеля по всей его длине, а в наихудшем случае – пожар в кабельных каналах.

Рис. 2. Токи КЗ на кабельной линии ВВГ 3×70 + 1×35 по мере удаления от шин подстанции

Пример расчета дан для простой схемы, в которой преобладает нагрузка с малой кратностью пускового тока. В более сложных случаях (наличие групп электродвигателей средней и большой мощности) уставки вводного выключателя увеличатся и, как следствие, зона ДР резко сократится (до 60–70 м).

Существующие автоматические выключатели различных производителей не способны решить эту проблему, так как принцип действия их защит одинаков: сравнение действующего значения тока с уставкой, которая должна быть отстроена от токов пуска и самозапуска. Основная причина появления зон, в которых защита вводного выключателя не способна резервировать отходящие выключатели, – резкое, в отличие от сетей среднего и высокого напряжения, снижение токов КЗ по мере удаления от источника питания, а также большие пусковые токи электродвигателей.

Защита ДР должна быть построена с учетом этих явлений и выполняться на принципах, точно определяющих факт возникновения КЗ, а не факт превышения током КЗ уставки. Благодаря появлению блоков цифровой релейной защиты это стало осуществимо.

АЛГОРИТМ ДАЛЬНЕГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ

Впервые алгоритм ДР отказов защит выключателей был реализован А. В. Беляевым и М. А. Эдлиным в блоках БМРЗ-0,4 в 2000 г.

Многолетний опыт эксплуатации показал, что ДР в БМРЗ-0,4 надежно срабатывает при всех видах КЗ, достоверно определяет и не срабатывает при пусках или самозапусках электродвигателей, а также при повреждениях в высоковольтной сети. Алгоритм ДР основан на анализе переходного процесса, возникающего при КЗ, пусках или самозапусках электродвигателей. В основу алгоритма заложен анализ активного тока при возникновении КЗ в кабельных линиях и реактивного в случае пуска или самозапуска электродвигателей.

Особенность алгоритма ДР – анализ не абсолютных величин токов, а их производных, что существенно увеличивает зоны резервирования, ограниченные минимальным диапазоном измерения цифрового устройства, и позволяет с высокой точностью определить границу зоны ДР вне зависимости от нормируемых погрешностей измерений. Принцип функционирования данного алгоритма требует детального рассмотрения в отдельной статье.

Сегодня БМРЗ-0,4 – это единственное в мире устройство, которое проверено эксплуатацией и натурными испытаниями с реальными КЗ, выполняющее ДР отказов защит выключателей 0,4 кВ. Блоки БМРЗ-0,4 широко применяются на объектах нефтегазовой промышленности и в процессе эксплуатации зарекомендовали себя как надежное и качественное комплексное решение по защите и автоматике подстанции.

ВЫВОДЫ

В каждом проектном или эксплуатационном случае требуется проверка зон ДР для предотвращения пожаров в кабельных каналах. Проверку необходимо проводить для всех схем с кабельными линиями длиной более 60 метров.
Существующие модели автоматических выключателей не могут обеспечить ДР по принципу действия защиты.
Многолетний опыт эксплуатации доказал, что блоки БМРЗ-0,4 позволяют решить актуальную проблему ДР благодаря применению принципиально нового алгоритма.

ЛИТЕРАТУРА

© ЗАО “Новости Электротехники”
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Настройка расцепителей автоматических выключателей ABB Tmax

2021-04-24 Промышленное 2 комментария

Все автоматы в литом корпусе ABB Tmax могут оснащаться одним из нескольких типов расцепителей — термомагнитным расцепителем TMF c фиксированными тепловым и магнитным порогом срабатывания, термомагнитными расцепителями TMD с регулируемым тепловым и фиксированным электромагнитным порогами срабатывания, термомагнитными расцепителями TMA с регулируемыми тепловым и электромагнитным порогами срабатывания, электронными расцепителями PR221DS, PR222DS/P,PR222DS/PD,PR231/P, PR232/P.

Если с блоками TMD или TMA, все понятно — они имеют минимум настроек, а точнее один или два регулятора, то с электронными расцепителями дело обстоит несколько иначе. Так как они обладают расширенным функционалом диапазонов различных регулировок, иногда у людей возникают сложности с их настройкой.

Поэтому предлагаю рассмотреть те функции, которыми обладают данные расцепители, а также рассмотрим как правильно выставлять необходимые уставки.

На рис. ниже показан электронный расцепитель PR222DS/PD.

Данным расцепителем оснащаются автоматические выключатели ABB серий Т4, Т5 и Т6. Электропитание, необходимое для правильной работы расцепителя, обеспечивается трансформаторами тока, которые расположены прямо в корпусе расцепителя. Для работы расцепителя достаточно минимальной однофазной нагрузки. Также в расцепитель встроен электромагнит отключения с размагничиванием, который воздействует непосредственно на механизм автоматического выключателя и в случае срабатывания защиты, отключает его.

Как видно на фото, расцепитель имеет широкий выбор настроек защитных функций, которые задаются с помощью DIP-переключателей, а также дополнительных функций. Благодаря этому достигается возможность полного соответствия характеристик защиты требованиям конкретных электроустановок.

К основным функциям защиты данного расцепителя относятся защита от перегрузки (L), защита от короткого замыкания с мгновенным срабатыванием (I) и с задержкой по времени (S), защита от замыкания на землю (G). Также есть функция установки защиты нейтрали N. Для нее можно выбрать значение OFF (отключено), 50%, либо 100% от уставки защиты фаз.

Из дополнительных функций можно отметить возможность местной и дистанционной настройки параметров. Также есть выбор ручной/электронной установки параметров.

Помимо этого, в расцепитель встроен разъем Test/Prg для подключения устройства тестирования, которое позволяет проводить тесты основных функций, считывать параметры расцепителей и осуществлять контроль за работой микропроцессора расцепителя.

Для подключения блока тестирования SACE TT1 на расцепителе имеется гнездо Test. С помощью него можно проверять срабатывание электронных расцепителей защиты, а также отключающих катушек.

Функции защиты расцепителя

Защита от перегрузки (L)

Защита от перегрузки представляет собой тепловую защиту. При протекании тока выше допустимого значения защита срабатывает и приводит в действие механизм расцепления.

Функция защиты от перегрузки является неотключаемой и может выставляться вручную в диапазоне I1=0,4. 1 x In, где In — номинальный ток расцепителя. Также есть возможность настроить время-токовые характеристики.

Для настройки защиты от перегрузки необходимо знать максимальный рабочий ток нагрузки (lb) и разделить его на номинальный ток расцепителя In. Уставка L должна быть больше или равна полученному значению:

L =Ib/In

Защита кабеля выполняется при условии,если lb

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий