Содержание лекции:
- защита в системах электроснабжения зданий.
Цель лекции:
- основные виды защиты.
Электрические сети жилых и общественных зданий должны иметь защиту от токов КЗ, обеспечивающую наименьшее время отключения и выполнение требований избирательности действия. Защита должна отключать поврежденный участок при КЗ в конце защищаемой линии:
1) одно-, двух- и трехфазных — в сетях с глухозаземленной нейтралью;
2) двух- и трехфазных — в сетях с изолированной нейтралью.
Аппараты защиты выбирают и размещают таким образом, чтобы их срабатывание происходило с выдержкой времени по мере их удаления в сторону источника питания. Этим обеспечивается избирательность действия защиты, которая не всегда может быть достигнута в сетях до 1 кВ при применении автоматических воздушных выключателей и предохранителей. Последнее объясняется разбросом характеристик аппаратов зашиты, особенно предохранителей.
Достоинствами плавких предохранителей являются:
- простота устройства;
|
|
- относительно малая стоимость;
- быстрое отключение цепи при КЗ (меньше одного периода);
- способность предохранителей типа ПК ограничивать ток в цепи при КЗ.
К недостаткам плавких предохранителей относятся следующие: предохранители срабатывают при токе, значительно превышающем номинальный ток плавкой вставки, и поэтому избирательность отключения не обеспечивает безопасность отдельных участков сети; отключение сети плавкими предохранителями связано обычно с перенапряжением; возможны однофазное отключение и последующая аномальная работа установок; одноразовость срабатывания предохранителя и, как следствие, значительное время на замену предохранителя [8].
Наиболее распространенными предохранителями, применяемыми для защиты установок напряжением до 1 кВ, являются:
ПР — предохранитель разборный;
НПН — предохранитель насыпной неразборный;
ПНР — предохранитель насыпной разборный.
Шкала номинальных токов предохранителей 15 — 1000 А.
Для жилых и общественных зданий основной характеристикой защиты является быстрота действия.
Электрические сети внутри зданий, выполненные открыто проложенными проводниками с горючей наружной оболочкой или изоляцией, защищают от перегрузки. Кроме того, от перегрузки защищают сети внутри зданий, а именно:
- осветительные сети жилых и общественных зданий, торговых помещений, включая сети для бытовых и переносных электроприемников (утюгов, чайников, комнатных холодильников, стиральных машин и т.п.);
- силовые сети жилых и общественных зданий, торговых помещений только в случаях, когда по режиму работы сети может возникать длительная перегрузка проводников.
|
|
Обычно в жилых и общественных зданиях в силовых сетях таких режимов не существует, поэтому они защищаются только от КЗ. Исключение составляют электрические сети к лифтам, противопожарным устройствам и т.п., относящиеся к I категории надежности питания, при установке устройств АВР (например, на ВРУ). Такие сети защищают и от перегрузки.
В электрических сетях, защищаемых от перегрузки, проводники выбирают по расчетному току. В этом случае аппараты зашиты должны иметь по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам, приведенным в таблицах гл. 1.3 ПУЭ, кратность не более:
1) 80 % для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), — для проводников с поливинилхлоридной, резиновой или аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией;
2) 100 % для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расиепитель (отсечку), —для кабелей с бумажной изоляцией;
3) 100 % для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки) — для проводников всех марок;
4) 100 % для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой — для проводников с поливинилхлоридной, резиновой или аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией;
5) 125 % для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с ретулируемой обратно зависящей от тока характеристикой — для кабелей с бумажной изоляцией и изоляцией из вулканизированного полиэтилена.
Силовые электроприемники (электродвигатели переменного тока) защищают от многофазных КЗ, а в сетях с глухозаземленной нейтралью и от однофазных КЗ. Кроме того, электродвигатели защищают от токов перегрузки (максимальная токовая защита), если она имеет место, и от понижения напряжения (защита минимального напряжения).
Для защиты электродвигателей от КЗ применяют предохранители или автоматические воздушные выключатели. Для надежного отключения КЗ на зажимах электродвигателя с легкими условиями пуска отношение пускового тока электродвигателя к номинальному току плавкой вставки должно быть не более 2,5, а для электродвигателей с тяжелыми условиями пуска (частые пуски и т.п.) - 2,0 - 1,6.
Защита двигателей от КЗ может выполняться с помощью максимальных реле тока типа РЭВ (РЭВ-200, РЭВ-750 и др.) в виде токовой отсечки (ТО).
Автоматические выключатели являются более совершенными аппаратами защиты по сравнению с предохранителями.
Автоматические воздушные выключатели могут снабжаться следующими встроенными в них расцепителями:
- электромагнитным или электронным максимального тока мгновенного или замедленного действия с практически не зависящей от тока скоростью срабатывания (защита от токов КЗ);
- электротермическим или тепловым (обычно биметаллическим) или электронным инерционным максимального тока с зависящей от тока выдержкой времени (защита от токов перегрузки);
- минимального напряжения.
Тепловой расцепитель автоматического выключателя не защищает питающую линию или асинхронный двигатель от токов КЗ, так как тепловой расцепитель, обладая большой тепловой инерцией, не успевает нагреться за малое время существования КЗ.
В зависимости от наличия механизмов, регулирующих время срабатывания расцепителей, автоматические выключатели разделяют на неселективные с временем срабатывания 0,02 — 0,1 с, селективные с регулируемой выдержкой времени; токоограничивающие с временем срабатывания не более 0,005 с.
|
|
Расцепители максимального тока устанавливают во всех фазах, остальные — по одному на выключатель. В одном выключателе обычно применяют токовые расцепители и расцепитель минимального напряжения. Выбор номинального тока или уставки расцепителей максимального тока аналогичен выбору номинального тока плавких вставок предохранителей.
Основные преимущества автоматических выключателей заключаются в следующем:
- отключают все три фазы при КЗ или перегрузке, тем самым исключается работа электроустановок в неполнофазных режимах;
- готовы к работе вскоре после срабатывания;
- имеют более точные времятоковые характеристики;
совмещают функции защиты и коммутации.
Ниже рассмотрены примеры схем защиты электроустановок и электрических сетей напряжением 0,4 кВ жилых и общественных зданий.
KL— промежуточное реле постоя иного тока: VDI. Rl, VD2, С1 — стабилизированный выключатель; RK— позистор. Рисунок 11 - Принципиальная схема температурной зашиты электродвигателя напряжением до 1 кВ типа УВТЗ-2 с использованием терморезистора (позистора) |
Основными недостатками электротепловых реле являются следующие:
- при КЗ нагреватель реле может перегореть раньше, чем реле отключит электродвигатель, поэтому эту защиту устанавливают при наличии быстродействующей защиты от КЗ, например, плавких предохранителей;
- плохое согласование с тепловой перегрузочной способностью двигателей;
- недостаточная стабильность параметров срабатывания в процессе эксплуатации (АЗ 100).
На рисунке 11 приведена принципиальная схема температурной защиты двигателя с использованием позистора (типа УВТЗ-2).
При допустимой температуре обмоток двигателя сопротивление позистора Rx = 150 - 450 Ом, и реле KL находится в положении срабатывания, т.е. его контакт KL замыкает цепь катушки контактора КМ. В аварийных режимах, когда температура обмоток двигателя резко повышается, сопротивление позисторов также резко увеличивается. При этом ток в обмотке реле KL уменьшается, и оно возврашается в исходное состояние, размыкая цепь катушки КМ. Электродвигатель отключается от сети.
|
|
Устройство УВ'ГЗ-2 является также зашитой от обрыва нулевого провода в сетях 0,4 кВ. Обрыв нулевого провода недопустим по технике безопасности, так как при этом нарушается связь между корпусом электродвигателя и заземленной нейтралью, что может привести к поражению людей электрическим током. Так. при обрыве нулевого провода напряжение на обмотке реле KL исчезает, и электродвигатель отключается от сети.
Аппаратом зашиты минимального напряжения является также магнитный пускатель, или контактор, так как при напряжении менее (0,6-0,7)Uном он автоматически отключается, и включить его можно с помощью схем управления при восстановлении напряжения в сети.