Pollife.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как определить время отключения автоматического выключателя

Как определить время отключения автоматического выключателя

Владимир Фишман, технический директор ООО «Нижегородский Электропроект»

С 1 января нынешнего года вступили в действие новые требования Правил устройства электроустановок (ПУЭ), касающиеся электробезопасности и соответствующие международным нормам и правилам. Одним из важнейших требований к защитной аппаратуре в сетях до 1000 В является требование по обеспечению быстродействия отключения повреждений, связанных с воздействием на человека или животных. Это время, согласно таблице 1.7.1 ПУЭ, зависит от величины напряжения и при фазном напряжении 220 В не должно превышать 0,4 с. Существовавшие до этого отечественные нормы проверки защитной аппаратуры были основаны на использовании другого критерия, а именно требовали проверки и обеспечения определенной кратности тока короткого замыкания по отношению к номинальным токам плавких вставок предохранителей и расцепителей автоматических выключателей. Такая проверка устанавливала степень надежности отключения повреждений, но не гарантировала быстрого их отключения. Между тем проведенными медицинскими исследованиями выявлена зависимость степени воздействия электротока на человека и животных не только от величины напряжения, но и от продолжительности его воздействия. Результаты этой работы и нашли отражение в нормативных требованиях.


Электронный расцепитель


Расцепитель выключателя Compact NS


Выключатель Compact NS с устройством защитного отключения Vigi

Что же показывает опыт применения новых требований при проектировании промышленных объектов? Прежде всего следует отметить, что, анализируя время-токовые характеристики отечественной защитной аппаратуры для сетей до 1000 В, приходишь к выводу, что при ее создании фактор времени отключения повреждений, мягко говоря, не считался приоритетным. Этому, безусловно, способствовало и отсутствие соответствующих нормативных требований.
Время срабатывания многих защитных автоматических выключателей, выпускаемых в настоящее время, определяется тепловыми расцепителями, представляющими собой биметаллическую пластину, состоящую из двух металлов с различными коэффициентами теплового расширения. Недостатком таких расцепителей является нестабильность временных характеристик, а также сильная зависимость времени действия расцепителей от их начальной температуры и от температуры окружающей среды.
Например, разброс времени срабатывания автоматического выключателя ВА5735 на 100 А при 6-кратном токе (600 А) и начальном холодном состоянии расцепителей составляет от 7 до 18 с, а при горячем состоянии расцепителей – от 0,7 до 4 с (рис.1). Таким образом, общий возможный разброс времени срабатывания выключателя при одном и том же токе составляет от 0,7 до 18 с.
С увеличением номинального тока расцепителей этот разброс несколько снижается, а с уменьшением, наоборот, увеличивается. Очевидно, что при таких нестабильных характеристиках невозможно серьезно говорить как об обеспечении быстродействия, так и о селективности работы аппаратуры в системе электроснабжения, поскольку непосредственно перед отключением защитные аппараты могут находиться в разных температурных режимах в зависимости от нагрузки и температуры внешней среды. Для сравнения: время срабатывания тепловых расцепителей автоматических выключателей фирмы Siemens в горячем состоянии лишь на 25% меньше времени срабатывания в холодном состоянии.Электромагнитные

Расцепители «не чувствуют» токов однофазного КЗ

Кроме тепловых, автоматические выключатели имеют еще электромагнитные расцепители, которые, как сказано в ряде инструкций и каталогов, «работают при коротких замыканиях без выдержки времени». И может сложиться ошибочное мнение, что при однофазных коротких замыканиях они-то как раз и обеспечивают необходимое быстродействие. Однако в действительности всё обстоит не совсем так, особенно в сетях промышленных предприятий. Необходимо учитывать, что уставки тока срабатывания электромагнитных расцепителей автоматических выключателей должны отстраиваться от токов пуска и самозапуска электродвигателей, составляющих основную массу потребителей электроэнергии на промышленных предприятиях. Величина пусковых токов достигает 6–7-кратных значений от номинальных токов электродвигателей, а с учетом апериодической составляющей эта величина может быть еще больше. В связи с этим уставка электромагнитного расцепителя автоматического выключателя на линии к электродвигателю принимается на уровне 10-12 крат от номинального тока теплового расцепителя.

Читайте так же:
Главный выключатель массы по допог

Но, как показывают расчеты, из-за большого сопротивления цепи «фаза-нуль» ток замыкания на землю в конце защищаемого участка в целом ряде случаев оказывается меньше уставки электромагнитного расцепителя автомата и тогда электромагнитные расцепители не срабатывают и отключение может произойти только за счет действия тепловых расцепителей.
Согласно старым требованиям ПУЭ, которые время отключения повреждений не регламентировали, действие электромагнитных расцепителей было не обязательным, если ток короткого замыкания превышал не менее чем в три раза номинальный ток теплового расцепителя. Однако с учетом новых требований в указанной ситуации это становится недопустимым.

Расцепители не обеспечивают необходимое быстродействие.

Рассмотрим, например, схему питания электродвигателя насоса, представленную на рис. 2. При номинальном токе электродвигателя мощностью 45 кВт — 85 А номинальный ток теплового расцепителя автоматического выключателя принят равным 100 А, при этом уставка электромагнитного расцепителя согласно информации завода-изготовителя составит 1250 А.
Ток однофазного КЗ в конце защищаемого участка рассчитывается согласно ГОСТ-28249-93 по формуле:

где R1 и R; X1 и X соответственно активные и реактивные сопротивления прямой и обратной последовательности элементов сети.
В данном случае Iокз составляет всего лишь 879 А.
Очевидно, что электромагнитный расцепитель при этом токе работать не будет, а тепловой расцепитель при кратности тока

сработает за время t от 3 до 9 с (см. кривые на рис.1). Таким образом, требование гл. 1.7 ПУЭ относительно времени отключения повреждений (0,4 с) не выполняется. И нет никакой гарантии, что время отключения не превысит и 5 с, как это допускает ПУЭ при определенных условиях.
Примечательно, что время работы теплового расцепителя при токе однофазного КЗ нельзя уменьшить, даже если это было бы технически возможно. Ведь при пусковом токе, сопоставимом с током однофазного КЗ, время работы расцепителя должно быть заведомо больше времени пуска электродвигателя, т.е. равняться примерно 4–5 с.

. И самозапуск электродвигателей

Необходимость самозапуска электродвигателей ответственных механизмов предусматривается ПУЭ и другими нормативными документами. Однако его невозможно реализовать, ведь время срабатывания теплового расцепителя в горячем состоянии при пусковом токе электродвигателя составляет всего 0,7 с (см. рис. 1), что явно недостаточно.
Рассчитывать на то, что ток или время самозапуска будут меньше, чем при пуске, не приходится, поскольку самозапуск в отличие от пуска происходит под нагрузкой. Увеличить номинальный ток теплового расцепителя также нельзя, поскольку тогда электродвигатель будет не защищен от перегрузки.
У некоторых читателей может вызвать сомнение показанная в примере относительно небольшая величина тока однофазного КЗ. Однако при анализе отдельных параметров, входящих в формулу, можно убедиться, что это связано с большой величиной сопротивлений нулевой последовательности кабелей (R0 и X0), которые в несколько раз превышают сопротивления прямой последовательности.
Следует заметить, что на практике встречаются более сложные ситуации, особенно при выполнении реконструкции предприятий, когда расстояние от источника питания до потребителя оказывается достаточно большим. Характерно, что причиной больших расстояний от источника питания (ТП-6(10)/0,4 кВ) до потребителей электроэнергии является то, что реконструкция на предприятиях часто выполняется без сооружения новых источников электроснабжения, с использованием уже существующих источников, которые, в силу известных экономических причин, повсеместно оказались незагруженными. Вместе с тем окружающие этот источник объекты не демонтируются, поэтому вновь сооружаемые объекты оказываются достаточно удаленными от источника питания.
Значительно лучшие характеристики имеют полупроводниковые расцепители автоматических выключателей, имеющие меньший разброс и не зависящие от температуры. Однако в тех случаях, когда пусковой ток электродвигателя соизмерим по величине с током однофазного КЗ, проблема его быстрого отключения сохраняется.

Читайте так же:
Вакуумный выключатель 3 полюсный

Рис 1. Время-токовые характеристики тепловых расцепителей автоматического выключателя ВА57-35 на токи 100 и 125 А.

1. Время-токовые характеристики из холодного состояния.
2. Время-токовые характеристики из нагретого состояния.
3. Зона работы электромагнитного максимального расцепителя.
4. Расчетный ток однофазного замыкания на землю.

Рис.2. Схема электроснабжения и схема замещения к расчету тока однофазного КЗ.

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

Расчет времени срабатывания автоматических выключателей

Расчет времени срабатывания автоматических выключателей

1) Характеристика MA – отсутствие теплового расцепителя, он не всегда бывает нужен. Так защиту электродвигателей часто осуществляют при помощи максимально-токовых реле, а автомат в данном случае нужен лишь для защиты от токов КЗ.

2) Характеристика А. Тепловой расцепитель автомата этой характеристики может сработать уже при токе, составляющем 1,13 от номинала. Время отключения составит более 1 часа. При токе 1,25 от номинального срабатывание должно произойти менее 1 ч. При токе, превышающем номинальный в 2 раза, в действие может вступить электромагнитный расцепитель, срабатывающий примерно за 0,05 секунды. Тепловой расцепитель отключает нагрузку примерно через 20-30 секунд. При токе, превышающем номинальный в три раза, гарантированно срабатывает электромагнитный расцепитель за сотые доли секунды. Автоматические выключатели характеристики А устанавливаются там, где кратковременные перегрузки не могут возникнуть в нормальном рабочем режиме. Это цепи, содержащие устройства с полупроводниковыми элементами, способными выйти из строя при небольшом превышении тока.

3) Характеристика В. Отличается от характеристики А тем, что электромагнитный расцепитель может сработать только при токе, превышающем номинальный не в два, а в три и более раз. Время срабатывания соленоида составляет всего 0,015 секунды. Тепловой расцепитель при трехкратной перегрузке автомата В сработает через 4-5 секунд. Гарантированное срабатывание автомата происходит при пятикратной перегрузке для переменного тока и при нагрузке, превышающей номинальную в 7,5 раз в цепях постоянного тока. Автоматические выключатели характеристики В применяются в осветительных и других сетях, где пусковое повышение тока невелико.

4) Автоматы С отличаются еще большей перегрузочной способностью по сравнению с автоматами В и А. Так, минимальный ток срабатывания электромагнитного расцепителя автомата характеристики С составляет пятикратный номинальный ток. При этом же токе тепловой расцепитель срабатывает через 1,5 секунд, а гарантированное срабатывание электромагнитного расцепителя наступает при десятикратной перегрузке для переменного тока и при 15-тикратной перегрузке для цепей тока постоянного. Автоматические выключатели С рекомендуются к установке в сетях со смешанной нагрузкой, предполагающей умеренные пусковые токи, благодаря чему бытовые электрощиты содержат в своем составе именно автоматы этого типа.

Читайте так же:
Выключатель трехклавишный наружный этюд

5) Характеристика D – отличается очень большой перегрузочной способностью. Минимальный ток срабатывания электромагнитного соленоида этого автомата составляет десять номинальных токов, а тепловой расцепитель при этом может сработать за 0,4 секунды. Гарантированное срабатывание обеспечено при двадцатикратной перегрузке по току. Автомат. выкл. D предназначены для подключения электродвигателей, имеющих большие пусковые токи.

6) Характеристика K отличается большим разбросом между максимальным током срабатывания соленоида в цепях переменного и постоянного тока. Минимальный ток перегрузки, при котором может сработать электромагнитный расцепитель, для этих автоматов составляет восемь номинальных токов, а гарантированный ток срабатывания той же защиты составляет 12 номинальных токов в цепи переменного тока и 18 номинальных токов в цепи постоянного тока. Время срабатывания электромагнитного расцепителя составляет до 0,02 секунды. Тепловой расцепитель автомата К может сработать при токе, превышающем номинальный всего в 1,05 раз. Из-за таких особенностей характеристики K эти автоматы применяют для подключения чисто индуктивной нагрузки.

7) Характеристика Z также имеет различия в токах гарантированного срабатывания электромагнитного расцепителя в цепях переменного и постоянного тока. Минимальный возможный ток срабатывания соленоида для этих автоматов составляет два номинальных, а гарантированный ток срабатывания электромагнитного расцепителя составляет три номинальных тока для цепей переменного тока и 4,5 номинальных тока для цепи постоянного тока. Тепловой расцепитель автоматов Z, как и у автоматов K, может срабатывать при токе в 1,05 от номинального.

Как проверить работоспособность автоматического выключателя?

Автоматические выключатели предназначены выполнять роль коммутационных аппаратов, необходимых для проведения нагрузочного тока в режиме нормальной работы оборудования и размыкания электрической цепи в аварийном режиме при повышенном или пониженном напряжении.

Широкое применение АВ получили благодаря простоте установки, надежности в эксплуатации, безопасности при замене и обслуживании, быстроте срабатывания при токах короткого замыкания или ненормальных режимах. Такие автоматы устанавливают в электроустановках как с малой, так и с большой мощностью.

Защитная аппаратура для проводки

Существуют устройства с ручным и дистанционным управлением. При ненормальных режимах выключатель срабатывает автоматически. Все аппараты снабжены расцепителем максимального тока. Некоторые модели оснащены, кроме максимального и расцепителем по минимальному току. Такие автоматы предназначены заменять рубильники или плавкие вставки в пробочных предохранителях, что обеспечивает более надежную защиту бытовых приборов и подключенного оборудования.

АВ выпускаются в основном на ампераж от 6,3А до 6300А для установок переменного тока до 1 кВ, с разным числом полюсов. Это могут быть одно-, двух-, трех- и четырехполюсные автоматические выключатели.

Подробнее об устройстве автоматического выключателя вы можете узнать в нашей соответствующей статье. Сейчас бы хотелось дополнительно рассказать лишь о том, что защиту от ненормальных режимов осуществляет электромагнитный расцепитель, благодаря которому происходит отключение аппарата.

Существует два вида расцепителей:

  • электромагнитный или максимальный расцепитель от токов КЗ и перегрузки (без выдержки времени);
  • тепловой (электронный), срабатывающий при токах значительно превышающих номинальные значения нагрузочные токи (с выдержкой времени).

Оба вида защиты должны соответствовать нормативным документам завода-изготовителя (ПТЭЭП в Приложении 3). Для того чтобы устройство работало нормально перед установкой автоматического выключателя его необходимо проверить. Эта операция называется прогрузкой автомата, на чем мы сейчас и остановимся более подробно.

Читайте так же:
Выключатель для электрочайника t125

Методика прогрузки

При прогрузке измеряются основные характеристики автоматов (номинальный ток, ток срабатывания защиты, время срабатывания защиты при ненормальных режимах) на специальной установке. Все работы по проверке работоспособности проводит специальный персонал, имеющий допуск к таким испытаниям, с удостоверением с отметкой о допуске к специальным работам по испытаниям электрооборудования.

Проверка исправности автоматов

В удостоверении должна быть указана группа по Технике Безопасности, и напряжение, при котором работник может проводить проверки (до или выше 1000в). Удостоверение должно быть подписано главным энергетиком предприятия, которое проводит проверочные работы. Методика прогрузки АВ в заводских условиях должна соответствовать ГОСТу по низковольтной аппаратуре управления и распределения.

Оборудование

Для того чтобы проверить (прогрузить) автоматический выключатель нужно собрать довольно простую схему в которую входит необходимое для испытания оборудование:

  • соединительные провода;
  • КУ — ключ управления;
  • ЛАТР — лабораторный автотрансформатор, для изменения нагрузки;
    трансформатор нагрузки или нагрузочный трансформатор (НТ);
  • амперметр в качестве шунта;
  • ТТ — трансформатор тока.

Схема устройства для проверки АВ:

Устройство на основе ЛАТР

Методика прогрузки требует частичного демонтажа аппарата, после проверки исправности — обратного монтажа. Устройство для проведения испытания может быть другого типа, главное чтобы на АВ подавался ток искусственного короткого замыкания с измерением его значения, и учетом времени срабатывания защиты автомата в электрической сети.

Существуют даже специальные комплекты для проверки АВ, например СИНУС-1600, показанный на фото:

Синус-1600

Сам процесс

Прогрузка автоматического выключателя с электромагнитным расцепителем осуществляется для определения времени срабатывания автомата в пределах защищаемой зоны по заводским характеристикам. Для этого на устройстве для испытания выставляется ток нагрузки, который равняется максимальному амперажу для данного типа АВ и время, согласно заводским характеристикам.

Для проведения проверки теплового расцепителя на испытательной установке выставляется трехкратный ток нагрузки и максимальное время срабатывания на отключение, согласное заводским характеристикам. Обычно это время от 5 сек. до 0,5мин.

Подробно все действия по проверке автомата рассмотрены на видео:

Все результаты проводимых работ заносятся в протокол. В документе отражается величина наводимого ампеража и время срабатывания автомата. Протокол прогрузки подписывается лицом, проводящим испытания. Образец заполнения протокола проверки предоставлен ниже:

Пример протокола

Сроки испытаний

Периодичность испытаний должна быть оговорена в сопроводительных нормативных документах завода-изготовителя, но рекомендуемая проверка — раз в три года при нормальной эксплуатации автоматического выключателя при номинальном токе нагрузки. При аварийных срабатываниях или ненормальной работе АВ периодичность может быть изменена, и должна быть проведена внеплановая проверка. Все рекомендации относятся к бытовым автоматам и выключателям, установленным в производственных помещениях.

Согласно ПУЭ гл.3.2, пункт 1.8.37 прогрузка автоматических выключателей на вводных и секционных аппаратах защиты, сетях аварийного освещения, пожарной сигнализации — 2% АВ групповых сетей. Требования ПУЭ для других электроустановок 1% всех устанавливаемых автоматов.

В случае обнаружения автоматических выключателей, не соответствующих заводским характеристикам, проводится методика проверки всей партии. После проведения прогрузки на каждый аппарат должен быть поставлен штамп с логотипом лаборатории, проводящей испытание, датой проведения и словом «Испытано» или «Годен до … (дата)». Это свидетельствует о том, что автомат прошел проверку и годен к эксплуатации.

Читайте так же:
Выключатели siemens delta vita

Вот по такой методике выполняется проверка автоматических выключателей напряжением до 1000 В. Как вы видите, прогрузить автомат можно даже прибором, собранным в домашних условиях, главное — знать технику безопасности и технологию испытаний. Надеемся, теперь вы знаете, что и как делать, чтобы самостоятельно проверить отключающую способность аппарата защиты.

Для чего производится испытание автоматических выключателей

Для чего производится испытание автоматических выключателей

Защитная автоматика – неотъемлемая составляющая современных электрических сетей. Если заглянуть в распределительный щиток, то помимо прибора учета электроэнергии можно увидеть стройную шеренгу автоматов, обеспечивающих защиту сети от токовых перегрузок, а человека от поражений электрическим током. Защиту людей обеспечивают УЗО (устройства защитного отключения), реагирующие на появление дифференциальных токов. Защита электропроводки от перегрузок при превышении номинального тока или коротких замыканий доверена автоматическому выключателю (АВ).

Принцип работы АВ заключается в разрывании контролируемого участка сети (отключении нагрузки) при срабатывании одного из расцепителей автоматического выключателя. Всего таковых два:

  • задача теплового расцепителя – отключить автомат при токовой перегрузке, происходит это с задержкой по времени;
  • электромагнитный расцепитель производит мгновенное отключение при протекании тока короткого замыкания.

Очевидно, что от срабатывания расцепителей как раз и зависит безопасность, обеспечиваемая АВ, однако чтобы убедиться в том, что автомат не «подведет» в аварийной ситуации, необходимо проверять работоспособность автоматического выключателя. На языке электриков эта операция называется прогрузка автоматов.

Прогрузка автоматического выключателя на защитное отключение производится в следующих случаях:

  • перед установкой в распределительный щит;
  • периодически в процессе эксплуатации, согласно рекомендациям производителя, но не реже раза в 3 года;
  • в случае некорректной работы расцепителей АВ.

В процессе прогрузки автоматического выключателя определяют характеристику срабатывания и сравнивают временные и токовые параметры с данными указанными в заводской документации.

Как испытывают АВ

Испытания автоматических выключателей производятся бригадами электриков, имеющих специальное обучение и допуски, количество специалистов в бригаде не менее 2 человек. Проверка работоспособности тепловых и электромагнитных расцепителей производится с использованием специального стенда, он должен включать:

  • ЛАТР, питающий трансформатор нагрузки;
  • трансформатор нагрузки, во вторичную цепь которого последовательно включены испытываемый АВ и амперметр;
  • амперметр;
  • секундомер.

Испытания тепловых расцепителей производятся следующим образом. В испытываемой установке автотрансформатором выставляется напряжение на вторичной обмотке трансформатора при которой ток через АВ будет составлять троекратное превышение номинального значения (например для автомата на 16 А, он должен составлять 48 А). Затем подается напряжение и одновременно включается секундомер, обычно время срабатывания тепловых расцепителей лежит в пределах 5 – 30 секунд.

Испытания электромагнитного расцепителя производится аналогичным образом, только секундомер в этом случае не нужен. Сила тока через автоматы выбирается с десятикратным превышением номинальных токов (для того же 16-ти амперного он должен составлять 160 А). Поскольку скорость срабатывания электромагнитных расцепителей практически мгновенная, контроль отключения автомата производится визуально.

Сегодня в сборке стендов для испытания АВ необходимость отпадает. Проверку автоматического выключателя можно производить при помощи специальных, выпускаемых серийно приборов,например СИНУС-Т 1600А, правда, все приборы должны проходить обязательную ежегодную поверку.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector