3.2.58
В случаях присоединения трансформаторов (кроме
внутрицеховых) к линиям без выключателей (например, по схеме блока линия —
трансформатор) для отключения повреждений в трансформаторе должно быть
предусмотрено одно из следующих мероприятий:
1. Установка короткозамыкателя для искусственного замыкания
на землю одной фазы (для сети с глухозаземленной нейтралью) или двух фаз между
собой (для сети с изолированной нейтралью) и, если это необходимо, отделителя,
автоматически отключающегося в бестоковую паузу АПВ линии. Коротко замыкатель
должен быть установлен вне зоны дифференциальной защиты трансформатора.
2. Установка на стороне высшего напряжения понижающего
трансформатора открытых плавких вставок, выполняющих функции короткозамыкателя
и отделителя, в сочетании с АПВ линии.
3. Передача отключающего сигнала на выключатель (или
выключатели) линии; при этом, если необходимо, устанавливается отделитель; для
резервирования передачи отключающего сигнала допускается установка короткозамыкателя.
При решении вопроса о необходимости применения передачи
отключающего сигнала взамен мероприятий п. 1 и 2 должно учитываться следующее:
ответственность линии и допустимость искусственного
создания на ней металлического КЗ;
мощность трансформатора и допустимое время ликвидации
повреждения в нем;
удаленность подстанции от питающего конца линии и
способность выключателя отключать неудаленные КЗ;
характер потребителя с точки зрения требуемой быстроты
восстановления напряжения;
вероятность отказов короткозамыкателя при низких
температурах и гололеде.
4. Установка предохранителей на стороне высшего напряжения
понижающего трансформатора.
Мероприятия п. 1-4 могут не предусматриваться для блоков
линия — трансформатор, если при двустороннем питании трансформатор защищается
общей защитой блока (высокочастотной или продольной дифференциальной
специального назначения), а также при мощности трансформатора 25 МВ·А и менее
при одностороннем питании, если защита питающей линии обеспечивает также защиту
трансформатора (быстродействующая защита линии частично защищает трансформатор
и резервная защита линии с временем не более 1 с защищает весь трансформатор);
при этом газовая защита выполняется с действием отключающего элемента только на
сигнал.
В случае применения мероприятий п. 1 или 3 на
трансформаторе должны быть установлены:
при наличии на стороне высшего напряжения трансформатора
(110 кВ и выше) встроенных трансформаторов тока — защиты по 3.2.53, 3.2.54,
3.2.59 и 3.2.60;
при отсутствии встроенных трансформаторов тока —
дифференциальная (в соответствии с 3.2.54) или максимальная токовая защита,
выполненная с использованием накладных или магнитных трансформаторов тока, и
газовая защита по 3.2.53.
Повреждения на выводах высшего напряжения трансформаторов
допускается ликвидировать защитой линии.
В отдельных случаях при отсутствии встроенных
трансформаторов тока допускается применение выносных трансформаторов тока, если
при использовании накладных или магнитных трансформаторов тока не
обеспечиваются требуемые характеристики защиты.
Для защиты трансформаторов с высшим напряжением 35 кВ в
случае применения мероприятия п. 1 должны предусматриваться выносные
трансформаторы тока; при этом целесообразность установки короткозамыкателя и
выносных трансформаторов тока или выключателя с встроенными трансформаторами
тока должна быть обоснована технико-экономическим расчетом.
Если применены открытые плавкие вставки (см. п. 2), то для
повышения чувствительности действие газовой защиты может осуществляться на
выполнение механическим путем искусственного КЗ на вставках.
Если в нагрузках трансформаторов подстанций содержатся
синхронные электродвигатели, то должны быть приняты меры по предотвращению
отключения отделителем (при КЗ в одном из трансформаторов) тока от синхронных
электродвигателей, идущего через другие трансформаторы.
Виды и типы плавких предохранителей
Для применения в электроцепях используют разные типы и разновидности ПП. Выпускаемые в России изделия отличаются по типу конструкции:
- наполненные с маркировкой ПН-2; ППН, НПН и т. п.;
- ненаполненные (ПР-2).
Понятие наполненности связано с наличием внутри отдельных видов вставок вещества, гасящего электродугу, возникающую в момент перегорания проводника. Цепь будет разомкнута только после её исчезновения. Поэтому в колбах, наполненных ПП, находится кварцевый песок. Ненаполненные способны выделять газы, гасящие дугу. Это происходит при нагреве материала корпуса вставки.
Кроме типов, различают виды ПП:
- Слаботочные применяют в маломощных бытовых приборах с потребляемым током силой до 6 А. Это цилиндрические вставки с контактами на торцах.
- Вилочные ПП часто ставят в автомобили. Название обусловлено внешним видом: контакты находятся на одной стороне корпуса и вставляются в разъемы, как вилка в розетку.
- Пробковые — распространенные в однофазных сетях электрические пробки для счетчика. Номинальный ток таких вставок составляет 63 А, они рассчитаны на единовременное включение нескольких бытовых приборов. Перегорающая вставка в таком предохранителе находится внутри керамического корпуса с патроном, снаружи остается 1 контакт, а другой соединяется с контактами пробки. При превышении нагрузки деталь сгорает, полностью обесточивая квартиру. Восстановить электроснабжение можно, заменив вставку на новую.
- Трубчатый ПП по строению напоминает вставку для пробок, но его крепление выполнено между 2 контактами. Тип такого предохранителя — ненаполненный, а корпус сделан из фибры, которая при сильном нагреве выделяет газ.
- Ножевые предохранители рассчитаны на величину тока 100-1250 А и применяются в сетях, где нужна высокая нагрузка (например, при подключении прибора с мощным двигателем).
- Кварцевые, с наполнением кварцевым песком, применяются в сетях с напряжением до 36 кВ.
- Газогенерирующие, разборные и неразборные. При сгорании разновидностей ПСН, ПВТ происходит мощное выделение газа, сопровождающееся хлопком. ПП применяют для сетей с напряжением 35-110 кВ. Номинальный ток такого ПП — до 100А.
В зависимости от общей нагрузки на сеть устанавливают разные виды ПП — более мощные ставят в специальных трансформаторных будках, они могут выдерживать ток, обеспечивающий потребности жилого массива иди предприятия. Маломощные монтируют в счетчиках: они защищают отдельные квартиры. В старых бытовых приборах тоже может быть установлен ПП (слаботочный), но современная техника содержит эти элементы редко.
Защита трансформаторов напряжения в сетях 3-35 кВ. Необходимо изменить режим заземления нейтрали
- феррорезонансные перенапряжения;
- коммутационные перенапряжения;
- переходные процессы;
- смещения нейтрали;
- наличие постоянной составляющей магнитного потока в ТН при автоколебательных процессах в сети.
- неблагоприятное сочетание ёмкости электрической сети по отношению к земле и нелинейной индуктивности ТН;
- короткие замыкания;
- дуговые замыкания на землю;
- неполнофазная коммутация;
- коммутация ненагруженных трансформаторов;
- обрывы проводов.
Два примера повреждения ТН
- индуктивное сопротивление насыщения ТН и емкостное сопротивление сети относительно земли одного порядка – ХLms 13000 Ом; Xс 9000 Ом (при расчетах не учитывались параметры остального электрооборудования), что является предпосылкой феррорезонансных перенапряжений;
- включение и отключение трансформатора ЭТЦН-32000/35 производилось на холостом ходу вакуумными выключателями, что вызывает значительные коммутационные перенапряжения .
Рис. 1 Принципиальная схема и характеристики элементов схемы электроснабжения установки «печь-ковш»Рис. 2Принципиальная электрическая схема
RC-цепочки трансформатора
ЭТцН-32000/35
Бороться необходимо с причиной
- заземление нейтрали обмоток высокого напряжения ТН через резисторы различных значений сопротивлений – от низкоомных до высокоомных;
- включение резисторов в разомкнутый треугольник обмоток ТН, предназначенных для контроля изоляции сети;
- включение высокоомных резисторов между питающей сетью и обмотками высокого напряжения ТН;
- применение антирезонансных ТН типа НАМИ;
- другие технические решения, например, замена в НАМИ заземляемой электромагнитной фазы емкостным делителем;
- применение электромагнитных ТН с ненасыщаемой магнитной системой;
- заземление нейтрали заземляемых ТН через первичную обмотку незаземляемого ТН;
- заземление нейтрали ТН через первичную обмотку трансформаторов тока (ТТ) с подключенным ко вторичной обмотке ТТ низкоомным резистором.
- переходные процессы в сети с изолированной нейтралью, содержащей трансформаторы НАМИ-10, могут приводить к глубокому насыщению сердечника фазного ТН;
- наиболее тяжелым режимом для НАМИ при дуговых замыканиях является режим однополярной дуги, когда зажигание дуги происходит один раз в период промышленной частоты;
- причинами повреждения трансформаторов НАМИ-10 при длительных дуговых замыканиях в сети с изолированной нейтралью из-за нагрева первичной обмотки фазного трансформатора могут быть:
- разные напряжения зажигания дуги в положительную и отрицательную полуволну приложенного напряжения,
- возникновение режима горения дуги с гашением ее на втором периоде вынужденной составляющей тока замыкания на землю в сети с токами замыкания 5 А и более.
Метрология и ТН
Рис. 3Схема защиты ТН 35 кВ
от феррорезонансных перенапряжений,
применяемая в АО «Колэнерго»
НЕ ВСЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ МОГУТ ЗАЩИТИТЬ ТНТаблица 1. Результаты метрологических
исследований ТН 35 кВ с высокоомными резисторами, включенными между сетью и первичными обмотками ТН
| Погрешность | Значение сопротивления резистора, включенного на высоковольтный вывод заземляемого ТН, кОм | Норма по ГОСТ 1983-2001 | ||
| 15 | 45 | |||
| напряжения, % | -0,283 | -0,802 | -1,78 | ± 0,5 |
| угловая | +9,2′ | +22′ | +48′ | ± 20′ |
Таблица 2.
Предельно-допустимые
длительные токи ТН 3-35 кВ
| Класс напряжения, кВ | Предельно-допустимый длительный ток в первичных обмотках ТН, А |
| 3 | 0,144 |
| 6 | 0,115 |
| 10 | 0,109 |
| 35 | 0,049 |
Рис. 4
Ампер-секундная характеристика
предохранителя типа ПКН 001 на 10 кВ
Рис. 5Ампер-секундная характеристика
предохранителя типа ПКН 001 на 35 кВ
Рис. 6Ампер-секундная характеристика встроенного защитного предохранительного устройства трансформаторов ЗНОЛП-6 и ЗНОЛП-10
Требуется резистивное заземление нейтрали!Выводы Список литературы
Основные параметры защитной характеристики предохранителя
График срабатывания предохранителей при различных токах выражается кривой линией, разделяющей рабочее пространство координат на две части:
Первая часть на графике показана светло-зелёным цветом, а вторая выделена бежевым.
Защитная характеристика плавкой вставки предохранителя
Защитная характеристика у плавкой вставки лежит на границе этих двух зон. В пространстве рабочих токов предохранитель остается целым, а при увеличении их значений выше критического состояния перегорает.
Зона токов предельного отключения опасна для оборудования и должна быть отключена максимально быстро.
Защитная характеристика плавкой вставки выражает продолжительность отрезка времени от начала создания аварийного режима до момента его отключения, представленную в зависимости к превышения величины опасного тока над номинальным значением предохранителя.
Плавкая вставка характеризуется тремя видами токов:
Плавкая вставка предохранителя защищает подключенную к ней схему от двух видов аварийных режимов:
Все эти режимы и виды токов учитываются при выборе предохранителя и плавкой вставки. Для этого разработаны математические соотношения, преобразованные графиками и таблицами в удобной форме.
Как создается защитная характеристика предохранителя
Плавкая вставка способна работать защитой только один раз. После этого она сгорает. Поэтому ее характеристику можно создать только косвенным путем.
Для этого на заводе выбирают случайным образом определённое количество образцов из каждой партии готовой продукции. Их используют для проведения дальнейших электрических испытаний под действием различных токов. По их результатам составляют таблицы и графики, которые позволяют судить о качестве выпущенной серии предохранителей.
Назначение защитной характеристики предохранителя
Плавкая вставка оценивается электрическими параметрами для решения чисто практической задачи: обеспечения правильного ее выбора по рабочим и защитным свойствам.
Для этого учитывают:
Без использования защитной характеристики плавкой вставки правильно выбрать предохранитель для его надежной работы в электрической схеме невозможно.
3.2.61
Защиту от токов, обусловленных внешними
многофазными КЗ, следует устанавливать:
1) на двухобмоточных трансформаторах — со стороны основного
питания;
2) на многообмоточных трансформаторах, присоединенных тремя
и более выключателями, — со всех сторон трансформатора; допускается не
устанавливать защиту на одной из сторон трансформатора, а выполнять ее со стороны
основного питания, так чтобы она с меньшей выдержкой времени отключала
выключатели с той стороны, на которой защита отсутствует;
3) на понижающем двухобмоточном трансформаторе, питающем
раздельно работающие секции, — со стороны питания и со стороны каждой секции;
4) при применении накладных трансформаторов тока на стороне
высшего напряжения — со стороны низшего напряжения на двухобмоточном
трансформаторе и со стороны низшего и среднего напряжений на трехобомоточном
трансформаторе.
Допускается защиту от токов, обусловленных внешними
многофазными КЗ, предусматривать только для резервирования защит смежных
элементов и не предусматривать для действия при отказе основных защит
трансформаторов, если выполнение для такого действия приводит к значительному
усложнению защиты.
При выполнении защиты от токов, обусловленных внешними
многофазными КЗ, по 3.2.59, п. 2, должны также рассматриваться необходимость и
возможность дополнения ее токовой отсечкой, предназначенной для отключения с
меньшей выдержкой времени КЗ на шинах среднего и низшего напряжений (исходя из
уровня токов КЗ, наличия отдельной защиты шин, возможности согласования сзащитами отходящих элементов).
Выбор предохранителей для защиты силовых трансформаторов
Основные условия выбора плавких предохранителей силовых трансформаторов является следующие параметры. Номинальное напряжение предохранителей и их плавких вставок должно быть равно номинальному напряжению сети:
Плавкие предохранители в СССР выпускались на номинальные напряжения, соответствующие ГОСТ 721—77, в том числе на 6; 10; 20; 35; 110 кВ. Номинальное напряжение указывается в наименовании предохранителя, например ПК-6, ПК-10, ПСН-10, ПСН-35 и т. п.
Установка предохранителя, предназначенного для сети более низкого напряжения, т. е. создание условия Uном пр < Uном. с не допускается во избежание к.з. из-за перекрытия изоляции предохранителя. Наряду с этим не допускается без специального указания завода-изготовителя применение предохранителя в сетях с меньшим номинальным напряжением из-за опасности возникновения перенапряжений при отключении к. з. Номинальный ток отключения выбранного предохранителя должен быть равен или больше максимального значения тока к. з. в месте установки предохранителя:
Применительно к силовым трансформаторам ток /к. макс рассчитывается для трехфазного к. з. на выводах высшего напряжения трансформатора, т. е. там, где установлены плавкие предохранители. При этом режим питающей системы принимается максимальным, что соответствует наименьшему сопротивлению питающей системы до места подключения рассматриваемого трансформатора. Следует учитывать также подпитку места к. з. электродвигателями, включенными на той же секции, что и рассматриваемый трансформатор. Номинальные токи отключения указаны в ГОСТ и заводских информация.
Предохранители напряжением свыше 1000 В выпускаются с номинальным током отключения от 2,5 до 40 кА (ГОСТ 2213—70). (Прежнее наименование номинального тока отключения — предельно отключаемый ток.)
Выбор плавких предохранителей 10 кВ для защиты трансформаторов
- По номинальному напряжению: т. е. номинальное напряжение предохранителя Уном.пр должно соответствовать номинальному напряжению сети: Uном = Uном.с
- По номинальному току отключения: Iо.ном >= Iк.макс т. е. номинальный ток отключения предохранителя по его паспортным данным должен быть больше или равен максимальному значению тока к. з. в месте установки предохранителя. При расчетах токов к. з. следует учитывать подпитку места к. з. электродвигателями.
- По номинальному току. Номинальный ток предохранителя равен номинальному току заменяемого элемента. Заменяемым, элементом предохранителя с мелкозернистым наполнителем, например типа ПК, считается патрон (один или несколько) с кварцевым песком, плавким.1 элементом, указателем срабатывания или ударным устройством, собранный в заводских условиях.
Номинальный ток предохранителей, защищающих силовые трансформаторы на сторонах 10 и 0,4 кВ, выбирается по таблице
| Номинальный ток, А | ||||||
| Мощность трансформатора, кВ* А | трансформатора на стороне | плавкой вставки на стороне | ||||
| 0,4 кВ | 6 кВ | 10 кВ | 0,4 кВ | 6 кВ | 10 кВ | |
| 25 | 36 | 2,40 | 1,44 | 40 | 8 | 5 |
| 40 | 58 | 3,83 | 2,30 | 60 | 10 | 8 |
| 63 | 91 | 6,05 | 3,64 | 100 | 16 | 10 |
| 100 | 145 | 9,60 | 5,80 | 150 | 20 | 16 |
| 160 | 231 | 15,4 | 9,25 | 250 | 32 | 20 |
| 250 | 360 | 24,0 | 14,40 | 400 | 50 | 40 |
| 400 | 580 | 38,3 | 23,10 | 600 | 80 | 50 |
| 630 | 910 | 60,5 | 36,4 | 1000 | 160 | 80 |
Примечание Предполагается, что на стороне 0,4 кВ применены предохранители типа ПН-2, на стороне 6 кВ—типа ПК-6, на стороне 10 кВ—типа ПК-10.
Предохранители для защиты трансформатора напряжения по стороне ВН
Трансформаторы напряжения 110 кВ и выше защищают только по стороне низкого напряжения автоматами или предохранителями. Для трансформаторов напряжения 6, 10 и 35 кВ расчет тока для плавкой вставки не производится.
Предохранитель для защиты трансформатора напряжения по стороне ВН выбирается только по классу напряжения. Для каждого класса напряжения выпускают специальные предохранители типа ПКН (ПН) – 6, 10, 35 (в зависимости от класса напряжения), они применяются исключительно для защиты трансформаторов напряжения.
Недостатки защиты трансформаторов на предохранителях
Защита предохранителями конструктивно осуществляется наиболее просто, но имеет недостатки — нестабильность параметров защиты, что может привести к недопустимому увеличению времени срабатывания защиты при некоторых видах внутренних повреждений силовых трансформаторов. При защите предохранителями возникают сложности согласования защит смежных участков сети.
Какие термопредохранители используются
В зависимости от назначения аппарата в трансформаторах применяются разные типы термопредохранителей.
В трансформаторе музыкального центра
Перегрев музыкального центра не всегда связан с выходом из строя электронной схемы. Это может происходить из-за длительной работы, недостаточного охлаждения, установки центра возле батареи отопления и других причин.
Кроме того, музыкальная аппаратура дороже зарядных устройств и блоков питания, поэтому в них устанавливаются более дорогие многоразовые самовосстанавливающиеся предохранители и биметаллические термостаты.
В трансформаторе блока питания
Блоки питания — это сравнительно недорогие устройства, поэтому в бп устанавливаются одноразовые предохранители со вставкой из легкоплавкого металла.
Общие правила расчета
Для того, чтобы сделать правильный расчет плавких вставок предохранителей, необходимо учитывать номинальное напряжение. Это значение должно быть таким, при котором предохранитель отключает электрическую цепь. Основным показателем служит минимальное напряжение, предусмотренное для основания и плавкой вставки.
Еще один важный показатель, который должен учитываться при расчетах – напряжение отключения. Этот параметр заключается в мгновенном значении напряжения, появляющегося после срабатывания самого предохранителя или плавкой вставки. Как правило, в расчет принимается максимальное значение этого напряжения.
Кроме того, в обязательном порядке учитывается ток плавления, от которого зависит диаметр проволоки, установленной внутри. Когда выполняется расчет плавкой вставки предохранителя, для каждого металла этот показатель имеет собственное значение и выбирается с помощью таблицы или калькулятора. Материал и размер вставок должен обеспечить требуемые защитные характеристики. Длина вставки не может быть слишком большой, поскольку это влияет на гашение дуги и общие температурные характеристики.
Расчетная мощность нагрузки обычно указывается в маркировке изделия. В соответствии с этим параметром выполняется расчет номинального тока предохранителя по формуле: Inom = Pmax/U, в которой Inom является номинальным током защиты, Pmax – максимальная мощность нагрузки, а U – напряжение питающей сети.
Где размещают предохранитель в трансформаторах
Для эффективной работы устройство защиты должно находиться в непосредственной близости от намоточного провода, среди витков катушек.
В обмотке
Установка в первичной обмотке не применяется из-за того, что она находится ближе к магнитопроводу, и корпус термопредохранителя мешает наматывать вторичную обмотку, а температура намоточных проводов одинаковая во всём аппарате.
Исключением являются трансформаторы с раздельными катушками. В этом случае возможна установка двух элементов защиты – по одному в каждой обмотке.
Во вторичной обмотке
Самое распространённое место монтажа термозащиты – наружная поверхность вторичной обмотки, под внешней изоляцией трансформатора. В этом случае элемент устанавливается после намотки катушек и не мешает равномерной намотке проводов.
Кроме того, в случае короткого замыкания в схеме вторичная катушка нагревается сильнее первичной, особенно при наличии нескольких обмоток.
Информация! Термопредохранители независимо от места установки всегда подключаются последовательно с первичной обмоткой. Это необходимо для полного отключения аппарата в аварийной ситуации.
Группы предохранителей
Одним из средств защиты бытовой техники и оборудования, а также кабелей и проводов служат плавкие вставки или предохранители. Они обеспечивают надежную защиту от скачков напряжения в сети и коротких замыканий. Существуют различные конструкции и типы этих устройств, рассчитанные на любые токи.
До недавнего времени плавкие предохранители вставлялись в пробки и являлись единственной защитой квартиры или частного дома. В современных условиях их сменили более надежные защитные устройства многоразового использования – автоматические выключатели. Тем не менее, предохранители не потеряли своей актуальности и в настоящее время. Они устанавливаются в различные приборы и в автомобили, защищая приборы и электрооборудование от любых негативных последствий.
Предохранители делятся на следующие основные группы:
- Общего назначения
- Быстродействующие
- Защищающие полупроводниковые приборы
- Для защиты трансформаторов
- Низковольтные
Для того, чтобы произвести правильные расчеты, и определить, какие нужны плавкие вставки, рекомендуется учитывать все основные параметры, от которых зависит характеристика предохранителя.
Основным показателем является номинальный ток, значение которого связано с геометрическими и теплофизическими параметрами. При этом, учитывается потеря мощности и превышение на выводах температурного режима. Общая величина тока для предохранителя зависит от номинального тока плавкой вставки. Величина номинального тока для основания определяется таким же показателем плавкой вставки, установленной в предохранителе.
Выбор плавкого предохранителя для защиты двигателей
Асинхронные двигатели имеют неприятную особенность — их пусковой ток в 5-7 раз превышает номинальный ток двигателя! Предохранители не подбираются по номиналу двигателя!
Данный подбор действителен для „инерционных“ или „gL“-предохранителей (VDE 0636).
Номинальный ток предохранителя ограничивается его нагревательной способностью. При длительном прохождении этого тока через предохранитель корпус предохранителя не перегревается. Номинальный ток предохранителя должен быть не меньше максимального значения номинального тока плавкой вставки, используемой с данным предохранителем.
Номинальные токи предохранителя и плавкой вставки / в не должны быть меньше расчетного тока цепи.
Основным условием, определяющим выбор плавких предохранителей для защиты асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, является отстройка от пускового тока.
Номинальный ток предохранителя должен быть меньше пускового тока примерно в 2,5 раза или в 1,6 – 2,8 раза больше номинального. Но даже при защите двигателей с фазным ротором, когда предохранитель может быть выбран на ток, близкий к номинальному; такая защита менее чувствительна к небольшим перегрузкам, чем тепловые реле. Поэтому более целесообразно применять тепловые реле для полноценной защиты двигателя.
Выбор плавких вставок от пусковых токов выполняется по времени: пуск электродвигателя должен полностью закончиться раньше, чем вставка расплавится под действием пускового тока.
Опытом эксплуатации установлено правило: для надежной работы вставок пусковой ток не должен превышать половины тока, который может расплавить вставку за время пуска.
Выбор предохранителей для защиты асинхронных электродвигателей:
Все электродвигатели разбиты на две группы по времени и частоте пуска
Двигателями с легким пуском считаются двигатели вентиляторов, насосов, металлорежущих станков и т. п., пуск которых заканчивается за 3…5 с, пускаются эти двигатели редко, менее 15 раз в 1 ч.
К двигателям с тяжелым пуском относятся двигатели подъемных кранов, центрифуг, шаровых мельниц, пуск которых продолжается более 10 с, а также двигатели, которые пускаются очень часто — более 15 раз в 1 ч. К этой категории относят и двигатели с более легкими условиями пуска, но особо ответственные, для которых совершенно недопустимо ложное перегорание вставки при пуске.
Выбор номинального тока плавкой вставки для отстройки от пускового тока производится по выражению: Iвс ≥ Iпд /К (1)
где Iпд — пусковой ток двигателя, определяемый по паспорту, каталогам или непосредственным измерением; К — коэффициент, определяемый условиями пуска и равный для двигателей с легким пуском 2,5, а для двигателей с тяжелым пуском 1,6…2.
Поскольку вставка при пуске двигателя нагревается и окисляется, уменьшается сечение вставки, ухудшается состояние контактов, она может ложно перегореть при нормальной работе двигателя. Вставка, выбранная в соответствие с формулой 1, может сгореть также при затянувшемся по сравнению с расчетным временем пуске или самозапуске двигателя. Поэтому во всех случаях целесообразно измерить напряжение на вводах двигателя в момент пуска и определить время пуска.
Номинальный ток предохранителя, указанный на нем, равен наибольшему из номинальных токов плавких вставок, предназначенных для данной конструкции предохранителя. Номинальный ток предохранителя должен быть больше, чем действующее значение протекающего через него в нормальном рабочем режиме тока.
Для предотвращения сгорания вставок при пуске, что может повлечь за собой работу двигателя на двух фазах и его повреждение, целесообразно во всех случаях, когда это допустимо по чувствительности к токам КЗ, выбирать вставки более грубыми, чем по условию (1).
Каждый двигатель должен защищаться своим отдельным аппаратом защиты. Общий аппарат допускается для защиты нескольких маломощных двигателей только в том случае, если будет обеспечена термическая устойчивость пусковых аппаратов и аппаратов защиты от перегрузки, установленных в цепи каждого двигателя.
Расчет МТЗ линии
3.1. Определим ток срабатывания МТЗ по условию отстройки от самозапуска двигателей нагрузки после восстановления питания действием автоматики по выражению 1-1 :
где:
- kн = 1,1 – 1,15 – коэффициент надежности, берется по ана0логии из расчета ТО;
- kв — коэффициент возврата, для цифровых терминалов рекомендуется принимать – 0,96, для Sepam принимается 0,935;
- kсзп. – коэффициент самозапуска, в связи с тем, что в данном примере линия питает только бытовую нагрузку (двигательная нагрузка — отсутствует), по опыту эксплуатации и проведенных исследований рекомендуется принимать kсзп. = 1,2 – 1,3 , при условии, что время срабатывания защиты будет не менее 0,5 с.
Если же у вас в виде нагрузки преобладают асинхронные двигатели напряжением до 1000 В, в этом случае нужно определить коэффициент самозапуска.
В качестве примера, расчет коэффициента самозапуска, рассмотрен в статье: «Пример выбора уставок секционного выключателя 6(10) кВ».
Iраб.макс. – максимальный рабочий ток линии, то есть Iраб.макс. – это сумма номинальных токов всех трансформаторов, питаемых по защищаемой линии, без учета коэффициента загрузки трансформаторов.
Определяя Iраб.макс. без учета коэффициента загрузки, мы создаем определенный расчетный запас на несколько лет.
3.2. Определяем вторичный ток срабатывания реле по выражению 1-3 :
3.3. Определяем коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ в основной зоне действия защиты (точка КЗ с наименьшим током КЗ) по выражению 1-5 :
3.4. Определяем коэффициент чувствительности в зоне резервирования, т.е. когда КЗ у нас на шинах 0,4 кВ трансформаторов ответвления.
3.4.1. Определим токи КЗ за трансформаторами:
3.4.2. Определяем коэффициенты чувствительности при двухфазном КЗ в зоне резервирования:
Согласно ПУЭ 7-издание пункт 3.2.25 kч ≥1,2. Очень часто МТЗ не чувствительна к повреждениям за маломощными трансформаторами, в этом случае, допускается не резервировать отключение КЗ за трансформаторами, согласно ПУЭ 7-издание пункт 3.2.17.
3.5. Определяем ток срабатывания МТЗ по условию согласования с плавкими вставками предохранителей трансформаторов по выражению 4.3 :
где:
- kотс. = 1,3 – коэффициент отстройки;
- k”отс. = 2 – коэффициент отстройки от номинального тока плавкой вставки предохранителей;
- Iвс.ном.макс. – наибольший из номинальных токов плавких вставок предохранителей, А;
- ∑Iраб.макс. – суммарный ток нагрузки неповрежденных присоединений, А.
Если же в место предохранителя у вас установлен автоматический выключатель, то ток срабатывания определяется по формуле 4.4 :
Предварительно принимает наибольший ток срабатывания МТЗ Iс.з. = 195 A.
3.6. Определяем выдержку времени МТЗ с независимой времятоковой характеристикой.
Как видно из рис. П-11 при токе МТЗ Iс.з. = 195 A время плавления плавкой вставки достигает 8 с, что неприемлемо, поэтому нужно увеличить ток срабатывания МТЗ, что бы уменьшить время срабатывания.
Построим карту селективности для предохранителя ПКТ-50 по следующим точкам используя типовую времятоковую характеристику (см. рис. П-11): 200А – 8 с, 400 А – 0,55 с, 500 А – 0,3 с, 600 А – 0,18 с, 700 А – 0,14 с, 800 А – 0,09 с, 900 А – 0,07 с, 1000 А – 0,05 с.
В соответствии с ГОСТ 2213-79 отклонения значения ожидаемого тока КЗ при данном времени плавления плавкого элемента tпл. от значения тока КЗ, получаемого по типовой времятоковой характеристике плавления, не должно превышать ±20%.
Исходя из этого, типовая характеристика предохранителя типа ПКТ 50 должна быть смещена вправо на 20%.
Построим времятоковую характеристику с учетом 20% по следующим точкам:
- 200А + 20% = 240 А – 8 с;
- 400А + 20% = 480 А – 0,55 с;
- 500А + 20% = 600 А – 0,3 с;
- 600А + 20% = 720 А – 0,18 с;
- 700А + 20% = 840 А – 014 с;
- 800А + 20% = 960 А – 0,09 с;
- 900А + 20% = 1080 А – 0,07 с;
- 1000А + 20% = 1200 А – 0,05 с;
Исходя из времятоковой характеристики плавких предохранителей, принимаем ток срабатывания МТЗ Iс.з. = 500 A, при таком токе плавкая вставка предохранителя расплавится за время tвс = 0,3 с.
Согласно ступень селективности между защитой линии 10 кВ и предохранителем должна быть в пределах ∆t = 0,5 – 0,7 с.
3.6.1. Определяем время срабатывания МТЗ линии:
tс.з. = tвс + ∆t = 0,3 + 0,5 = 0,8 с
Принимает ток срабатывания МТЗ Iс.з. = 500 A и время срабатывания МТЗ tс.з. = 0,8 с.
Литература:
Выводы
1. Предохранитель защищает только от коротких замыканий. Для защиты от перегрузки вам придется искать другие способы (например, вводной автомат 0,4 кВ)
2. Времена отключения токов КЗ в конце зоны защиты (обмотки и выводы НН трансформатора) у предохранителя очень большие. Это увеличивает объем повреждения и будет негативно сказываться на сроке службы трансформатора
3. Предохранитель очень сложно согласовать с вышестоящими защитами. Фактически вы всегда будете нарушать условие селективности
4. При несимметричных КЗ на стороне 0,4 кВ через предохранители 6 кВ будут протекать разные по величине токи. Таким образом, один из предохранителей может сработать раньше остальных и мы получим неполнофазный режим. Данный режим особенно опасен для двигателей.
Так, что, не использовать предохранители для защиты силовых трансформаторов?
Я бы сказал, что лучше не использовать, но это мнение релейщика. Для заказчика предохранители — это способ сэкономить и упростить электроустановку, поэтому он их и применяет и будет применять.
Единственно, что нужно помнить о всех недостатках предохранителей перед нормальной релейной защитой и не использовать их для ответственных объектов.
Список литературы
- «Защита трансформаторов распределительных сетей», М.А. Шабад., 1981 г, Энергоиздат
- «Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей», М.А. Шабад., 2003 г, ПЭИПК
- “Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ”, А.В. Беляев, 1988г., Энергоатомиздат
Источник: