Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
65
Добавлен:
10.06.2015
Размер:
413.51 Кб
Скачать

à ë à â à ø å ñ ò à ÿ

ПРИМЕНЕНИЕ И ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ

6.1.АВАРИЙНЫЕ РЕЖИМЫ В ЦЕПЯХ И СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ

6.1.1.СПОСОБЫ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ И ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Для качественного и бесперебойного снабжения потребителей необходимо надежное согласование всех элементов энергосистемы (источника электроэнергии, сети, нагрузки, устройств защиты). Особую роль здесь играют устройства защиты потребителей от возможных аварийных режимов в энергосистеме. Среди известных потребителей можно выделить три характерные наиболее распространенные группы: асинхронные электродвигатели (АД) с короткозамкнутом ротором (более 50% потребителей), осветительные установки и силовые полупроводниковые устройства. Объем остальных потребителей значительно ниже.

Анализ аварийных режимов позволяет выделить следующие типы аварий, часто встречающиеся на практике (на примере потребителя – асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором):

короткое замыкание на зажимах двигателя, либо в его статорной обмотке;

обрыв фазы статорной обмотки двигателя (часто встречается при защите двигателей предохранителями);

заторможение ротора при пуске двигателя (особенно часто встречается при прямом пуске двигателя);

технологические перегрузки, возникающие при набросе нагрузки в процессе функционирования двигателя;

нарушение охлаждения, вызванное поломкой системы принудительной вентиляции двигателя;

понижение сопротивления изоляции, происходящее в результате старения изоляции из-за циклических температурных перегрузок.

Аварийные режимы в цепи асинхронного двигателя могут вызвать либо кратковременное повышение тока в 12–17 раз по сравнению с номинальным (КЗ в цепи), либо длительное протекание тока перегрузки, в 5–7 раз превышающего номинальное значение тока.

Для защиты электрических цепей от КЗ широко применяются автоматические выключатели с максимальным расцепителем тока, реле тока, предохранители. Аварийные режимы, например перегрузка по току, требуют выбора защиты, наиболее эффективной при той или иной аварии. Так при обрыве фазы АД наиболее эффективной является минимальная токовая защита и температурная защита. Менее эффективной – тепловая защита (теп-

ловые реле). При заторможенном роторе весьма эффективны максимальные реле тока и температурная защита. Менее эффективна тепловая защита. При технологической перегрузке лучшие результаты дает температурная защита. Эффективны также тепловые реле. При нарушении охлаждения двигателя только температурная защита может защитить двигатель. Понижение сопротивления изоляции статорной обмотки двигателя может спровоцировать как перегрузку в цепи, так и КЗ. Для защиты при этой аварии применяются специальные устройства контроля уровня изоляции обмотки двигателя.

Основным аварийным режимом в осветительных установках является КЗ. Защита от перегрузки требуется только для осветительных установок, эксплуатируемых внутри помещений и во взрыво- и пожароопасной среде. Наиболее распространенным аппаратом защиты осветительных установок является автоматический выключатель. При вклю- чении ламп накаливания появляется кратковременный бросок тока, в 10–20 раз превышающий номинальный ток. Примерно за 0,06 с ток снижается до номинального. Значение броска тока определяется мощностью ламп. При выборе типа защиты ламп накаливания необходимо учитывать особенности их пусковых характеристик.

Широкое распространение силовой полупроводниковой техники требует применения для ее защиты эффективных устройств. Одним из главных недостатков силовых полупроводниковых приборов является их низкая перегрузочная способность по току [63], что накладывает жесткие условия на аппаратуру защиты (по быстродействию, селективности и надежности срабатывания). В настоящее время для защиты силовых полупроводниковых приборов от короткого замыкания как внешних, так и внутренних применяются: быстродействующие автоматические выключатели, полупроводниковые выключатели, вакуумные выключатели, импульсные дуговые коммутаторы, быстродействующие плавкие предохранители и др. [63]. Целесообразность применения той или иной защиты силовых полупроводниковых приборов определяется конкретными условиями их эксплуатации.

Особое место занимает защита электрических цепей. В настоящее время широко используются сети напряжением от 0,4 до 750 кВ. Наиболее

157

Гл. 6. Применение и выбор электрических аппаратов управления и защиты

Рис. 6.1. Согласование характеристик защиты и потребителей:

à – асинхронный двигатель; á – преобразователь; 1 – защитная характеристика аппарата защиты; 2 – нагрузочная характеристика потребителей

опасными и частыми видами повреждений в таких сетях являются КЗ между фазами и фазой на землю.

Основная масса потребителей работает в сетях напряжением 0,4 кВ, 6 и 10 кВ (в последнее время нашли широкое применение сети напряжением 0,66 кВ). Для питания стационарных силовых потребителей и осветительных установок общего назначения применяются трехфазные четырехпроводные сети напряжением 380/220 В с глухозаземленной нейтралью. Силовые потребители питаются от источника линейного напряжения, а осветительные приборы – от источника фазного напряжения. Мощные силовые потребители, например, электродвигатели мощностью 160 кВт и выше, питаются напряжением 660 В, 6 и 10 кВ.

Основными аварийными режимами в таких сетях являются: однофазное КЗ (до 60%); трехфазное КЗ (до 10%); двухфазное КЗ на землю (до 20%); двухфазное КЗ (до 10%).

Защита электрических сетей напряжением до 1000 В осуществляется, как правило, аппаратами защиты, а сети напряжением свыше 1000 В имеют релейную защиту.

Самыми распространенными аппаратами защиты сетей являются автоматические выключатели и предохранители. Если требуется иметь защиту с высоким быстродействием, чувствительностью или селективностью, то применяют релейную защиту, выполненную на базе реле и автоматических выключателей [64].

Электрические сети напряжением до 1000 В внутри помещений должны иметь также защиту от перегрузки, выполненную, как правило, на базе автоматических выключателей с тепловым или комбинированным расцепителями.

Основной задачей, стоящей при выборе аппаратуры защиты потребителей и электрических сетей, является согласование защитных характеристик устройств защиты с предельно-допусти- мыми нагрузками по току и времени различных потребителей и сетей (проводов и кабелей). Для каждого конкретного типа потребителей наиболее полное согласование может быть достигнуто при использовании определенного типа аппаратов защиты.

Íà ðèñ. 6.1,à приведены характеристики аппарата защиты 1 и пусковая характеристика 2 асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Характеристика 1 может быть реализована автомати- ческим выключателем с максимальным токовым и тепловым расцепителями либо тепловым реле (в зоне тока перегрузки Iï двигателя).

Íà ðèñ. 6.1,á приведены характеристика 1 предохранителя и характеристика 2 силового преобразователя.

Наиболее полное согласование защитных и нагрузочных характеристик достигается, если защитная характеристика аппарата проходит выше и возможно ближе к нагрузочной характеристике потребителя.

6.1.2. ОСОБЕННОСТИ СЕТЕЙ 0,4 кВ

Применение

аппаратов защиты в цепях напря-

значения токов КЗ в этих схемах [43]. Поэтому

жением 0,4 кВ

определяется схемой построения

нельзя рассматривать и выбирать электрический

таких цепей, которая в свою очередь определяет

аппарат защиты без учета особенностей построения

158

§ 6.1. Аварийные режимы в цепях и способы защиты

схемы питания, мощности источника питания, включая мощности энергосистемы, мощности и особенности работы потребителей.

Для сетей напряжением 0,4 кВ ток КЗ в цепи во многом зависит от параметров соединительных проводов, наличия и качества контактных соединений, эффективности дугогашения. При этом правильный выбор материала и сечения соединительного кабеля влияет не только на значение тока КЗ и на пусковые токи асинхронных двигателей, но и на условия самозапуска двигателя при прямом пуске.

На рис. 6.2 приведена радиальная схема электроснабжения потребителей (асинхронных двигателей), состоящая из двух независимых подсистем. В состав каждой подсистемы входят понижающие трансформаторы Ò1 è Ò2, расположенные в комплектной трансформаторной подстанции ÊÒÏ, вторичные и третичные сборки (распределительные устройства). Две подсистемы связаны между собой на различных уровнях, обеспечивая взаимное резервирование, при помощи устройств автоматического включения резерва ÀÂÐ. Подобная система резервирования исключает нарушения подачи питания на электродвигатели, особенно работающие в ответственных технологических процессах. Возможно применение двойного резервирования в системе питания, например, при помощи аварийного ди- зель-генератора.

Наличие сборок различного уровня позволяет дифференцировать потребители по мощности и степени важности. Более мощные потребители (например, асинхронные двигатели мощностью свыше 55 кВт) подключаются непосредственно к ÊÒÏ, менее мощные (до 10 кВт) – на вторичные и третичные сборки.

Кроме радиальных встречаются магистральные и смешанные схемы электроснабжения. Все они с учетом особенностей сетей напряжением 0,4 кВ требуют учета структуры построения схемы, вклю- чая параметры соединительных кабелей, соединений и аппаратов защиты.

Для выбора аппаратов защиты необходимо предварительно рассчитать токи КЗ в цепи при максимальном режиме работы питающей энергосистемы. При этом расчетным током КЗ для выбора защитной аппаратуры, проверки селективности ее работы, а также для проверки самозапуска электродвигателей является трехфазный ток КЗ. Его необходимо знать также при оценки отключающей способности аппаратов защиты.

При выборе защиты, установленной в начале линии, необходимо знать двухфазный ток КЗ на зажимах двигателя в сетях с изолированной нейтралью и однофазный ток КЗ на зажимах двигателя в сетях с заземленной нейтралью [65] . Кроме того, однофазный и двухфазный токи КЗ используются для проверки чувствительности аппаратов защиты.

Рис. 6.2. Радиальная схема питания электродвигателей:

Ò – питающие трансформаторы; ÄÃ – аварийный дизель-генератор; ÀÂÐ – устройства автоматического включения резерва; ÐÓ – распределительные устройства

159

Гл. 6. Применение и выбор электрических аппаратов управления и защиты

Токи КЗ могут быть рассчитаны для заданной схемы электроснабжения или определены по рас- четным кривым для широко распространенных типов трансформаторов, мощности энергосистемы, параметров соединительных кабелей с учетом и без учета токоограничивающего действия дуги в месте повреждения [65] . При этом не учитывается активное сопротивление энергосистемы и сопротивление шин, а переходное сопротивление в месте контакта принято равным 15 мОм.

Ток КЗ может быть рассчитан, если известны параметры соединительных кабелей и энергосистемы. Параметры соединительных кабелей определяются из условий номинальной работы потребителя.

Так для АД с короткозамкнутым ротором номинальный ток двигателя

Iíîì.äâ = Píîì 103 ⁄ (3Uíîì.ëη íîìcosϕ) , (6.1)

ãäå Píîì – номинальная мощность двигателя, кВт; Uíîì.ë – номинальное линейное напряжение на обмотке статора, В; η íîì – коэффициент полезного действия при номинальном моменте на валу двигателя; cosϕ – коэффициент мощности.

Согласно [65] по номинальному току выбирается тип соединительного кабеля, его сечение и удельное сопротивление кабеля, что дает возможность определить активное и индуктивное сопротивление кабелей (rê è xê).

Параметры энергосистемы и питающего трансформатора (rт и xт) находим используя данные [43]. На практике индуктивное сопротивление энергосистемы xñ задается в соотношении с индуктивным сопротивлением xò вторичной обмотки трансформатора, а активным сопротивлением энергосистемы пренебрегают. Принято считать xñ xò равным 2; 1; 0,1 по мере роста мощности энергосистемы [43].

При расчете тока КЗ необходимо учесть переходное сопротивление rïê контактов в местах соединения кабелей и аппаратов. Часто в цепях низкого напряжения переходное сопротивление контактов соизмеримо или превосходит сопротивление кабелей, энергосистемы и трансформатора. Учитывать переходное сопротивление контактов крайне сложно. Поэтому оно принимается равным 15 мОм, если его значение не известно или трудно определимо [43].

Суммарное активное сопротивление цепи от трансформатора до двигателя составит:

rêç = rò + rê + rïê .

Суммарное реактивное сопротивление цепи:

xêç = xñ + xò + xê .

Тогда модуль полного сопротивления до точки КЗ:

zêç =

 

+

rêç .

xêç

 

2

 

2

Ток трехфазного КЗ равен:

(3)

=

Uíîì.ë

.

(6.2)

I êç

 

 

 

 

3 z

 

 

 

 

êç

 

 

 

Ток двухфазного КЗ в сетях с изолированной

нейтралью:

 

 

 

 

 

 

 

(2)

=

 

Uíîì.ë

.

(6.3)

I êç

 

 

 

 

 

2zêç

 

 

 

 

 

Ударный ток КЗ определим как

 

ióä =

kóäIêç2 ,

(6.4)

ãäå kóä – ударный коэффициент, определяемый по соотношению xêç rêç согласно [43].

Для определения тока КЗ можно воспользоваться расчетными кривыми [43].

6.1.3. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ

Одним из основных технических параметров

В цепях высокого напряжения шкала номиналь-

большинства аппаратов является номинальное на-

ных напряжений имеет вид: 3; 6; 10; 15; 20; 24; 27;

пряжение (Uíîì). Это напряжение, на которое рас-

35; 110; 150; 220; 330; 500; 750 êÂ.

считан электрический аппарат, как с точки зрения

Другим основным техническим параметром яв-

коммутации, управления и регулирования, так и

ляется номинальный ток, длительное протекание

изоляции его токоведущих частей. Согласно ГОСТ

которого (например, в течении 8 ч) не вызывает

11206-77 шкала напряжений для электрических ап-

нагрев токоведущих частей электрического аппара-

паратов переменного тока составляет: 36; 127; 220;

та выше допустимых значений, определяемых клас-

380; 660; 1140 В; для электрических аппаратов по-

сом изоляции, с которой эти части соприкасаются.

стоянного тока: 6; 12; 24; 27; 48; 110; 220; 440; 600;

ГОСТ 11206-77 определяет следующую шкалу но-

750 В. Причем, меньшие значения напряжений

минальных токов: 1; 3; 6; 10; 25; 40; 63; 100; 160;

относятся к цепям управления. Предусматривается

250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000 è 6300 À.

надежная работа электрических аппаратов при по-

В цепях высокого напряжения: 200; 400; 630; 800;

вышении напряжения до 1,1Uíîì, а в цепи управ-

1000; 1250; 1600; 2000; 2500; 3150; 4000; 5000; 6300;

ления при его изменении от 0,85 до 1,1Uíîì.

8000; 10000; 12500; 16000; 20000; 25000; 31500 À.

160

§ 6.1. Аварийные режимы в цепях и способы защиты

При описании повторно-кратковременного режима работы аппарата часто пользуются понятием допустимый эквивалентный ток продолжительного режима” [4].

Номинальный рабочий ток – это ток, который определяет применение аппарата в данных условиях, устанавливаемых предприятием-изготовителем в зависимости от номинального рабочего напряжения, номинального режима работы, категории применения, типоисполнения и условий эксплуатации, т.е. это ток реально существующий в цепи, где эксплуатируется электрический аппарат. Номинальный рабочий ток не может быть больше номинального тока аппарата. А номинальное рабочее напряжение равно напряжению сети, в которой в данных условиях может работать аппарат.

Для аппаратов управления и, в частности, для контакторов и магнитных пускателей важнейшим параметром является категория применения аппарата. Определены четыре основные категории применения контакторов переменного тока и пять категорий применения контакторов постоянного тока.

Категория применения определяет область применения электрического аппарата в зависимости от характера нагрузки и условий эксплуатации. В категории применения указываются режимы нормальной (частой) и редких коммутаций (см. табл.6.1). Причем в каждом режиме рассматриваются процессы включения и отключения и выделяются четыре показателя, характеризующие каждую категорию применения.

1. Область применения аппарата (тип коммутируемой нагрузки). Аппарат в каждой категории применения работает с определенным типом нагрузки. Например, работая в категории применения ÀÑ-3 аппарат должен включать пусковые токи асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, а отключать тот же двигатель работающий в номинальном режиме. Работая в категории применения ÀÑ-4, аппарат должен включать пусковые токи асинхронного двигателя и отключать статорную обмотку медленно вращающегося или неподвижного двигателя (заторможенный двигатель). Значи- тельно легче функции аппарата в категории применения ÀÑ-1, когда нагрузкой является активная, либо слабоиндуктивная цепь.

Аналогично дифференцирована нагрузка в цепях постоянного тока, когда в наиболее тяжелом режиме аппарат оказывается в категории применения DC-5 (включение пусковых токов электродвигателей с последовательным возбуждением и отключение неподвижных или медленно вращающихся двигателей).

2. Коммутируемый ток I0. Даются отношения коммутируемого тока к номинальному рабочему

току. Этот показатель характеризует коммутационную способность аппарата, его контактно-дугога- сительной системы.

3.Напряжение U, определяемое в соотношении

ñноминальным рабочим напряжением. В режиме редких коммутаций аппарат должен выдерживать 10%-е превышение напряжения над номинальным.

4.Характер коммутируемой нагрузки, определяе-

мый коэффициентом мощности cosϕ коммутируемой цепи (для цепей переменного тока), либо постоянной времени цепи τ , мс (для цепей постоянного тока).

Важно определить функциональные возможности аппарата, предназначенного для коммутации данного типа нагрузки. Так при выборе контакторов для управления прямым пуском АД с короткозамкнутым ротором он должен в режиме нормальных коммутаций включать пусковые токи (категории применения АС-3 и АС-4), а в режиме редких коммутаций отключать номинальные токи (категория применения АС-3) или ударные пусковые токи (категория применения АС-4).

Одним из основных технических параметров для аппаратов управления является режим работы аппарата. Контакторы могут работать в одном, нескольких или во всех следующих режимах: в продолжительном, кратковременном, повторно-крат- ковременном и прерывисто-продолжительном [4]. Характер режима работы аппарата определяется характером изменения температуры нагрева токоведущих частей аппарата в процессе его работы (см. § 1.1).

Особо следует выделить повторно-кратковре- менный режим работы аппарата, который часто характеризуется относительной продолжительностью включения

ÏÂ% =

 

t

ð

 

100%,

t

+

t

ïç

 

ð

 

 

 

ãäå tð è tïç – время работы и время паузы, соответственно.

На практике приняты нормированные значения относительной продолжительности включения ПВ%: 15, 25, 40, 60%.

Частота включений аппарата тесно связана с режимом работы аппарата и определяется числом коммутаций электрического аппарата в час. Нормированные значения частоты включений контакторов в час составляют: 6; 30; 150; 600; 1200; 2400; 3600; 7200.

При выборе контактора или магнитного пускателя необходимо знать условия, в которых они будут работать. Определены 10 типов климатического исполнения изделия, которые подразделяются

161

Гл. 6. Применение и выбор электрических аппаратов управления и защиты

Таблица 6.1. Категория применения аппаратов

 

 

 

 

 

Включение

 

 

Отключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Категория

Íîìè-

коммутируемогоОтношениетока рабочемуноминальномук току

 

напряженияОтношениеперед номинальномуквключением напряжениюрабочему

мощностиКоэффициентцепи ϕ±0,05cos

цепивремениПостоянная ±τ15%мс,

коммутируемогоОтношениетока рабочемуноминальномук току

напряженияОтношениеперед номинальномуквключением напряжениюрабочему

мощностиКоэффициентцепи ϕ±0,05cos

цепивремениПостоянная ±τ15%мс,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нальный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ðîä òîêà

примене-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рабочий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

íèÿ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

òîê, À

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Режим нормальных коммутаций

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AC-1

 

1

 

 

0,95

 

1

 

0,95

 

 

AC-21

Âñå

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

значения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AC-2

2,5

 

 

0,65

 

2,5

 

0,65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

äî 17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AC-3

 

 

 

 

 

 

1

0,17

 

 

 

свыше 17

6

 

 

0,35

 

0,35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Переменный

 

 

 

1

 

 

 

 

 

äî 17

 

0,65

 

 

0,65

 

 

 

 

 

 

AC-4

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

свыше 17

 

 

 

0,35

 

 

0,35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AC-11

Âñå

10

 

 

0,7

 

 

1

0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AC-22

значения

 

 

 

0,65

 

1

 

0,65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

AC-23

äî 17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

свыше 17

 

 

 

0,35

 

 

 

0,35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DC-1

 

1

 

 

 

1

 

1

 

1

 

DC-21

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DC-2

 

 

 

 

 

 

 

0,1

 

7,5

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

DC-3

 

2,5

 

 

 

2,5

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

Постоянный

 

Âñå

 

1

 

 

 

 

DC-4

 

 

1

0,3

10

 

 

 

значения

 

 

7,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DC-5

 

 

 

 

 

2,5

 

 

7,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DC-11

 

 

 

 

 

äî 300

 

1

 

äî 300

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

DC-22

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DC-23

 

 

 

 

 

7,5

 

 

 

7,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

162

§ 6.1. Аварийные режимы в цепях и способы защиты

Продолжение табл. 6.1

 

 

 

 

Включение

 

 

Отключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Категория

Íîìè-

коммутируемогоОтношениетока рабочемуноминальномук току

напряженияОтношениеперед номинальномуквключением напряжениюрабочему

мощностиКоэффициентцепи ϕ±0,05cos

цепивремениПостоянная ±τ15%мс,

коммутируемогоОтношениетока рабочемуноминальномук току

напряженияОтношениеперед номинальномуквключением напряжениюрабочему

мощностиКоэффициентцепи ϕ±0,05cos

цепивремениПостоянная ±τ15%мс,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нальный

 

 

 

 

 

 

 

 

Ðîä òîêà

примене-

 

 

 

 

 

 

 

 

рабочий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

íèÿ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

òîê, À

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Режим редких коммутаций

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AC-1

Âñå

1,5

 

0,95

 

1,5

 

0,95

 

 

AC-21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

значения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AC-2

4

 

0,65

 

4

 

0,65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

äî 17

10

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AC-3

17–100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

свыше

8

 

0,35

 

6

 

0,35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Переменный

 

äî 17

12

1,1

0,65

10

1,1

0,65

 

 

 

 

 

AC-4

17–100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

свыше

10

 

0,35

 

8

 

0,35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AC-11

Âñå

11

 

0,7

 

11

 

0,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AC-20

значения

****

 

***

 

****

 

****

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AC-22

äî 17

3

 

0,65

 

3

 

0,65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17–100

10

 

 

 

8

 

 

 

 

AC-23

 

 

 

0,35

 

 

 

0,35

 

 

свыше

8

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DC-1

 

 

 

 

DC-21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DC-2

 

 

 

 

2,5

 

 

 

2,5

Постоянный

 

Âñå

 

 

 

 

DC-3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

значения

4

 

 

4

 

 

 

 

1,1

 

 

1,1

 

 

 

DC-4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DC-5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DC-11

 

1,1

 

 

**

1,1

 

 

**

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

163

Гл. 6. Применение и выбор электрических аппаратов управления и защиты

Окончание табл. 6.1

Íîìè-

Категория Род тока примене- нальный

íèÿ

рабочий

òîê, À

DC-20

Âñå Постоянный DC-22 значения

DC-23

 

Включение

 

 

Отключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отношение коммутируемого тока к номинальному рабочему току

Отношение напряжения перед включением к номинальному рабочему напряжению

Коэффициент мощности цепи cosϕ± 0,05

Постоянная времени цепи τ , мс± 15%

Отношение коммутируемого тока к номинальному рабочему току

Отношение напряжения перед включением к номинальному рабочему напряжению

Коэффициент мощности цепи cosϕ± 0,05

Постоянная времени цепи τ , мс± 15%

****

 

 

****

****

 

 

****

 

1,1

 

 

1,1

 

 

2,5

 

2,5

4

 

 

 

4

 

 

 

 

 

15

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ïð è ì å ÷ à í è ÿ:

*Переменный ток выражен действующим значением симметричной составляющей.

**Для категории применения DC-11 постоянная времени при включении указана как τ 0,95 (время, мс, необходимое для достижения 0,95 значения установившегося тока, которое рассчитывается по эмпирической формуле τ 0,95 = 6P, где P – мощность электромагнита, не более 50 Вт. Если мощность превышает 50 В, τ принимается равным 300 мс).

***Для номинального рабочего тока свыше 100 А минимальное значение коммутируемого тока: 1000 А – для категорий применения

AC-3 и AC-23 при включении и AC-4 при отключении; 800 А – для категорий применения AC-3 и AC-23 при отключении; 1200 А – для категорий применения AC-4 при включении.

**** Если для категорий применения AC-20 и DC-20 коммутационная способность не равна нулю, то значения тока и коэффициента мощности (или постоянной времени) цепи должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на конкретные виды или серии и типы аппаратов.

на две группы: изделия, предназначенные для эксплуатации на суше, реках, и изделия, предназна- ченные для эксплуатации в районах с морским климатом [4]. Среди них наи более распространены следующие климатические исполнения аппаратов:

Ó– с умеренным климатом;

УХЛ – с умеренным и холодным климатом;

Ò– с сухим и влажным тропическим климатом;

Ζ для любых районов, кроме районов с очень

холодным климатом.

Кроме того, выделены пять категорий размещения изделий в зависимости от условий, в которых они должны работать: рабочее и предельное значе- ние температуры воздуха, относительная влажность воздуха, нормы наличия пыли, характер атмосферы и т. д. Отмечают следующие категории размещения аппаратов:

1– на открытом воздухе;

2– под навесом, но с той же температурой, что

èна воздухе;

3– в закрытых помещениях с естественной вентиляцией;

4– в помещениях с искусственно регулируемым климатом;

5– в помещениях с повышенной влажностью

(в том числе шахтах, подвалах и др.). Климатическое исполнение и категория разме-

щения контакторов, магнитных пускателей, автоматических выключателей и других аппаратов указываются в их обозначениях. Например, контактор постоянного тока КП-207-У3 может быть использован в средах с умеренным климатом (У), в закрытых помещениях с естественной вентиляцией (3), с температурой окружающей среды 40 °C.

Для предотвращения попадания внутрь аппарата инородных тел и воды и исключения соприкосно-

164

§ 6.1. Аварийные режимы в цепях и способы защиты

вения обслуживающего персонала с токоведущими и подвижными частями устанавливается защитная оболочка. Степень защиты обозначается буквами IP и двумя цифрами. Первая цифра характеризует степень защиты аппарата от проникновения внутрь инородных тел и от соприкосновения обслуживающего персонала с деталями аппарата (табл.6.2). Вторая цифра характеризует защиту аппарата от проникновения воды (табл.6.3).

Таблица 6.2. Степень защиты аппаратов

Первая

Степень защиты

 

 

цифра

Краткое описание

Определение

 

 

 

 

0

Защита отсутствует

Специальная защита

 

 

отсутствует

 

 

 

1

Защита от твердых

Защита от проникнове-

 

тел размером более

ния внутрь оболочки

 

50 ìì

большого участка

 

 

человеческого тела,

 

 

например руки,

 

 

и твердых тел размером

 

 

свыше 50 мм

 

 

 

2

Защита от твердых

Защита от прохождения

 

тел размером более

внутрь оболочки пальцев

 

12 ìì

или предметов длиной

 

 

не более 30 мм и твердых

 

 

тел размером

 

 

свыше 12 мм

 

 

 

3

Защита от твердых

Защита от проникнове-

 

тел размером

ния внутрь оболочки

 

не более 2,5 мм

инструментов, проволоки

 

 

и других предметов

 

 

толщиной более 2,5 мм

 

 

и твердых тел, размером

 

 

более

 

 

2,5 ìì

 

 

 

4

Защита от твердых

Защита от проникнове-

 

тел размером более

ния внутрь оболочки

 

1 ìì

проволоки и твердых тел

 

 

размером более 1 мм

 

 

 

5

Защита от пыли

Проникновение внутрь

 

 

оболочки пыли не

 

 

предотвращено

 

 

полностью, однако

 

 

проникающая пыль

 

 

не может нарушать

 

 

нормальную работу

 

 

аппарата

 

 

 

6

Пыленепроницае-

Проникновение пыли

 

мость

предотвращено полностью

 

 

 

Таблица 6.3. Степень защиты аппаратов

Вторая

Степень защиты

 

 

цифра

Краткое описание

Определение

 

 

 

 

0

Защита отсутствует

Специальная защита

 

 

отсутствует

 

 

 

1

Защита от капель

Капли воды, вертикально

 

âîäû

падающие на оболочку, не

 

 

должны оказывать вредно-

 

 

го влияния на аппарат

 

 

 

2

Защита от капель

Капли воды, вертикально

 

воды при наклоне 15°

падающие на оболочку, не

 

 

должны оказывать вредно-

 

 

го влияния на аппарат при

 

 

наклоне его оболочки

 

 

на любой угол до 15 °

 

 

относительно нормального

 

 

положения

 

 

 

3

Защита от дождя

Дождь, попадающий на

 

 

оболочку под углом 60 °,

 

 

не должен оказывать

 

 

вредного воздействия

 

 

на аппарат

 

 

 

4

Защита от брызг

Вода, разбрызгиваемая

 

 

на оболочку в любом

 

 

направлении, не должна

 

 

оказывать вредного

 

 

воздействия на аппарат

 

 

 

5

Защита от водяной

Струя, выбрасываемая

 

струи

на оболочку в любом

 

 

направлении, не должна

 

 

оказывать вредного

 

 

воздействия на аппарат

 

 

 

6

Защита от волн

При волнении вода

 

 

не должна проникать

 

 

в оболочку в количестве,

 

 

достаточном для

 

 

повреждения аппарата

 

 

 

7

Защита при

Вода не должна проникать

 

погружении в воду

в оболочку, погруженную

 

 

в воду, при определенных

 

 

значениях давления

 

 

и времени в количестве,

 

 

достаточном для

 

 

повреждения аппарата

 

 

 

8

Защита

Аппараты пригодны для

 

при длительном

длительного погружения

 

погружении в воду

в воду при условиях, уста-

 

 

новленных в стандартах

 

 

или технических условиях.

 

 

Иногда допускается про-

 

 

никновение воды в аппа-

 

 

рат без нанесения вреда

 

 

аппарату

 

 

 

165

Гл. 6. Применение и выбор электрических аппаратов управления и защиты

Например, магнитный пускатель, имеющий степень защиты IP54, не защищен полностью от проникновения внутрь оболочки пыли, однако пыль не влияет на нормальную работу самого аппарата. Кроме того, вода, разбрызгиваемая на оболочку в любом направлении, не должна оказывать вредного воздействия на аппарат.

Электрические аппараты устанавливаются в производственных помещениях, где работают различные машины и механизмы, создающие вибрацию и удары. Эти воздействия воспринимаются аппаратами, и может произойти нарушение их нормальной работы. Требование по вибро- и ударостойкости аппаратов регламентируются нормативными документами. Всего имеется 29 групп механических воздействий. Например, в группе эксплуатации М1 (непосредственно на стенах предприятий, фундамента и т.п.) аппарат должен выдерживать вибрационные нагрузки частотой до 35 Гц и ускорением 0,5 м/с2.

Рассмотрим ряд технических параметров, характеризующих технико-экономический уровень аппаратов. Среди них механическая и коммутационная износостойкость. Они определяются количеством коммутаций электрического аппарата до тех пор, пока он станет непригодным для нормальной работы с точки зрения работоспособности его механи- ческих частей и коммутирующих контактов, которые подвержены воздействию электрической дуги включения и отключения. Выделяется три категории коммутационной износостойкости (А, Б и В) в зависимости от материала контактных накладок

аппарата. Контакты, выполненные с контактными накладками на основе серебра (например, СОК-15) относятся к категории А и имеют повышенную коммутационную износостойкость. Механическая и коммутационная износостойкость аппаратов управления определяют надежность и долговечность их работы в режиме нормальных коммутаций.

Для электрических аппаратов распределительных устройств, например, автоматических выклю- чателей и предохранителей, важным параметром является предельная коммутационная способность

(ПКС). Предельная коммутационная спрособность – это способность аппарата отключать (включать) большие токи, оставаясь при этом пригодным для дальнейшей работы, т. е. это наибольшая отключающая и наибольшая включающая способность электрического аппарата.

Наибольшая отключающая способность аппарата определяется действующим значением тока КЗ в цепи, которую способен разомкнуть аппарат и успешно погасить при этом возникающую электрическую дугу. Наибольшая включающая способность аппарата определяется наибольшим амплитудным значением тока короткого замыкания в цепи, который способен включить аппарат без повреждений, в том числе без приваривания контактов.

Часто пользуются понятием одноразовой предельной коммутационной способностью, под которой понимается способность аппарата один раз отключить ударный ток КЗ. После этого он может оказаться непригодным для дальнейшей работы или потребует ремонта.

 

Контрольные вопросы

1.

Какие аварийные режимы могут возникать в элект-

4.

Каковы особенности электрических сетей 0,4 кВ?

 

рических цепях? Их особенности.

 

От чего зависит ток короткого замыкания в таких

2.

Какие потребители электроэнергии наиболее

 

сетях?

 

распространены? В чем особенности их функци-

5. Какие технические параметры электрических ап-

 

онирования?

 

паратов называют основными? Почему?

3.

Что такое защитная характеристика аппарата?

6. Что такое категория применения электрических

 

Как она согласуется с нагрузочной характерис-

 

аппаратов управления? Что она характеризует?

 

тикой защищаемого объекта?

7. Что такое предельная коммутационная способность

 

 

 

и коммутационная износостойкость аппарата?

166

Соседние файлы в папке Розанов учебник(ЭЭА)