Что такое защита от тока перегрузки?

Пуэ селективность автоматических выключателей

» Разное » Пуэ селективность автоматических выключателей

instrument.guru > Электричество > Принцип работы селективности автоматических выключателей

Селективность в области электрики является одним из основополагающих понятий. Она представляет собой защиту электрических устройств от поломок или каких-либо отклонений в работе. С помощью данной функции автоматы работают дольше, повышается уровень безопасности.

• Что такое селективность в области электрики?
• Типы селективности электрических приборов
• Таблица селективности
• Расчёт селективности
• Карта селективности
• Селективность автоматов ПУЭ
• Принцип селективности для выбора выключателей

Что такое селективность в области электрики?

Селективность или избирательность – особенность релейной защиты, которая определяется умением находить неисправный элемент всей электрической системы и выключать именно его. Защита может быть двух видов: абсолютная и относительная, в зависимости от отключения участков. В первом случае более точно срабатывают предохранители на том участке, где произошло замыкание или поломка. Второй тип селективности заставляет отключаться автоматы, которые находятся выше, если защита других не вступила в действие по каким-либо причинам.

Типы селективности электрических приборов

Классификацию защиты электрических устройств можно представить в различии схем подключения:

• Полная. Если несколько приборов подключены последовательно, то на неисправность быстрее реагирует тот, что находится ближе к зоне аварии.
• Частичная. Принцип действия селективности автоматов аналогичен с полной, но существует ограничение величины тока.
• Временная. Такого рода избирательность предполагает разное время выдержки автоматов с одинаковыми характеристиками на срабатывание в случае поломки. Эта защита предназначена для того, чтобы подстраховать автоматы по скорости выключения. Например: первый начинает действовать спустя 0,2 сек, второй – 0,4 сек и т. д.
• Токовая. Принцип работы селективности тот же, что и у временной, но в этом случае параметром выступает максимальная токовая отметка. Выставляются определённые значения в порядке убывания от источника питания до объекта нагрузки. Например, при вводе 28 А., к розеткам 18 А и 12 – к свету.
• Времятоковая. Одна из самых сложных систем по защите от неисправностей. Аппараты подразделяются на четыре различные группы: A, B, C и D, каждая из которых реагирует на ток. В этом случае сложно составить схему защиты автоматических выключателей при коротком замыкании. Наиболее эффективна защита будет при первой группе А. Её используют в основном для электронных цепей. Наибольшую популярность и распространённость получили аппараты типа С, однако следует серьёзно отнестись к их установке.
• Зонная. Этот способ защиты используется чаще всего в промышленности, так как он является дорогостоящим и довольно сложным. За работой электрической сети следят специальные приборы. При достижении установленного значения все данные передаются в центр контроля, где выбирается аппарат для выключения. Селективность этого вида предполагает наличие специальных электронных расцепителей. Они действуют следующим образом: при обнаружении какого-либо нарушения аппарат, расположенный ниже, подаёт сигнал другому автомату, который находится выше. Если в течение 1 секунды не сработает первое устройство, включится второе.
• Энергетическая. Здесь автоматы действуют очень быстро, благодаря чему ток короткого замыкания не успевает достичь максимального значения.

Таблица селективности

Защита автоматических выключателей исправно работает обычно при маленьких перегрузках. При коротком замыкании сформировать селективность намного тяжелей. Для таких целей существует таблица селективности, которая позволяет генерировать связки с избирательностью вступления в действие. Один расчёт предназначен для одного вида аппарата. Ниже представлен пример такой таблицы, который также можно найти на интернет-сайтах производителей автоматов.

Расчёт селективности

Чаще всего защитными устройствами выступают обыкновенные автоматические выключатели. Их селективность обеспечивается с помощью верного выбора и настроек параметров. Принцип работы таких выключателей обусловлен выполнением следующего условия:

• Iс.о.послед ≥ Kн.о.* I к.пред., где: — Iс.о.послед — ток, при котором вступает в действие защита;
• — I к.пред. — ток короткого замыкания в конце зоны действия защиты;
• — Kн.о. — коэффициент надёжности, зависящий от параметров.

Защита от перегрузки трансформатора

Все оборудование, которое используется в силовых установках должно быть надежно защищено от образования кратковременных перегрузок. Защита трансформатора от перенапряжений может потребоваться, чтобы проверить, какие нагрузки сможет выдержать устройство. Для защиты обычно специалисты используют предохранители. Если один трансформатор выполнит аварийное завершение работы, тогда другие устройства смогут полностью компенсировать номинальное напряжение. Именно этот процесс позволит обеспечить надежную работу устройства.

Основные виды защиты силовых трансформаторов:

Принцип работы газовой защиты

В типовой защите силового трансформатора вы сможете найти газовое реле. Реле состоит из двух отделений, которые выполняют разнообразные функции. Первая камера будет служить для контроля нагнетающего газа из масла. Ее необходимо установить возле расширительного бака. Когда масло дойдет до определенного уровня, тогда бак начнет его выпускать в определенных количествах. В этой ситуации сигнализатором будет служить специальный поплавок.

Индикатор не всегда будет показывать уровень масла. Иногда это устройство будет контролировать проходимость газов диагностируя работу трансформатора. Настроить правильную работу этого реле сможет специальный работник. Второе отделение устройства будет подключено к контуру трансформатора и будет его соединять, открывая путь для поднимающегося газа.

Мембрана в расширительном баке будет выступать в качестве индикатора изменения давления. Если давление повысится, тогда этот процесс сожмет мембрану и диафрагма начнет двигаться. Также движение может происходить в результате изменения атмосферного давления. В результате этого процесса трансформатор прекратит свою работу. Мембрана газового реле – это нежная антикоррозийная деталь, которая может перестать работать корректно при малейшем повреждении.

Принцип действия

Схема внутреннего устройства селективного автоматического выключателя

Появление селективного автоматического выключателя изначально планировалось, как выпуск устройства защиты, имеющего наилучшие характеристики с точки зрения выполнения функций вводного устройства защиты. Выше было отмечено, что это подразумевает обеспечение полной селективности. Это означает селективность между вводным и отходящими автоматическими выключателями во всём диапазоне токов короткого замыкания (вплоть до отключающей способности нижестоящего автомата) и при любых номинальных токах вводного автомата не меньше номинальных токов отходящего.

Такая функциональность обеспечивается конструкцией селективного автоматического выключателя (приведена на рисунке). На схеме видны два токовых пути. Один из них основной, имеющий те же элементы, что и обычный автоматический выключатель: электромагнитную катушку (мгновенный расцепитель), биметалл (расцепитель перегрузки) и блок основных контактов. Дополнительный токовый путь также имеет контакты. Помимо этого можно отметить наличие селективного биметалла. Рассмотрим процессы, происходящие внутри селективного автоматического выключателя в случае аварии.

Представим систему, в которой в качестве вводного устройства защиты используется селективный автоматический выключатель, а в качестве нижестоящего устройства защиты — миниатюрный автоматический выключатель. Возможны два случая. Первый — авария (короткое замыкание) происходит в нагрузке (за отходящим автоматом). Второй — авария происходит между вводным и отходящим автоматами.

В первом случае в момент короткого замыкания отработают расцепители миниатюрного автоматического выключателя и основного токового пути селективного автоматического выключателя. Однако, при этом ток продолжит протекать в дополнительном токовом пути вводного автомата. Поскольку авария устранена, пружина снова замкнет блок основных контактов. Таким образом обеспечивается непрерывное протекание тока и бесперебойность питания нагрузок, то есть селективность.

Во втором случае в момент аварии также разомкнутся основные контакты селективного автоматического выключателя. Далее, поскольку авария продолжит существовать, селективный биметалл также разомкнет контакты и дополнительном токовом пути, при этом заблокировав пружину и не позволив ей замкнуть основные контакты. Таким образом, разомкнутыми остаются и основной, и дополнительный токовый пути, тем самым обеспечивая защиту от короткого замыкания.

В итоге можно отметить, что селективный автоматический выключатель и обеспечивает селективность, и защищает от токов короткого замыкания.

Почему перегрузка электропроводки и короткое замыкание так опасны

Результатом короткого замыкания и перегрузки электропроводки, становится увеличение тока, что способствует нагреванию проводов. В результате изоляция проводки плавится, происходит отгорание кабеля, а также возгорание электропроводки в слабых местах.

Значения тока при коротком замыкании электропроводки исчисляется сотнями, и даже тысячами ампер. И если сечение проводов будет недостаточным, а электропроводка не защищена, как следует, то, быть беде.

Вот почему при выборе проводов и при разводке электропроводки нужно особое внимание уделять следующим нюансам:

• Правильному сечению проводников;
• Установке защитной аппаратуры;
• Устройству заземления.

Таким образом, можно избежать различных проблем с эксплуатацией электропроводки в дальнейшем.

Принцип действия токовой дифференциальной защиты

Обычно дифференциальная или тепловая защита может устанавливаться в высоковольтных трансформаторах. Также выключатели должны иметь контроллеры.

Эта защита может иметь определенные преимущества:

1. С помощью реле вы можете обнаружить неисправности в ТМГ.
2. Дифференциальное реле реагирует на любые повреждение цепей.
3. Защитные устройства могут обнаружить практически все ошибки.

Дифференциальная защита имеет простой принцип работы. Реле также способно сравнивать первичный и вторичный ток. Как видите, технологические способы защиты трансформатора основаны на равенстве номинальных показателей

Особое внимание, вам необходимо уделять защите масляных трансформаторов. Решить подобные задачи можно благодаря использованию микропроцессорных технологий

Микропроцессор самостоятельно может контролировать уровень масла. Если оно достигнет критического уровня, тогда защита самостоятельно отключит устройство. Обычно эту технологию используют для собственных сетей. В правилах ПУЭ указано, что программная защита трансформатора должна применяться для устройств с мощностью от 6 Кв до 35 кВ. Расчет установки должен проводить сотрудник, который обладает необходимыми знаниями. Купить устройства для защиты трансформаторов вы сможете практически в любом городе. Надеемся, что эта информация будет полезной и интересной.

Защита от перегрузки

Для создания безопасных и надежных условий  работы всех элементов электрических сетей и устройств, предусматриваются разнообразные системы защиты от не стандартных ситуаций, к которым относятся и режимы перегрузок.

Защита от перегрузок бывает основана на использовании:

• Предохранителей и автоматических выключателей;
• Релейной защиты (максимальная токовая защита; защита по току отсечки; защита от токов нулевой последовательности; дифференциальная токовая защита.)
• Газовой защиты;
• Пожарной защиты;
• Системой использования специальных программ и автоматизации процессов.

Требования к условиям защиты различных типов трансформаторов регламентированы Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) глава3.1 «Защита электрических сетей до 1 кВ» и глава 3.2 «Релейная защита».

Выбор автоматического выключателя. ВТХ.

Прежде всего существуют различные время-токовые характеристики (ВТХ) автоматических выключателей. Подробно мы их разобрали в одной из наших прошлых статей, кому интересно, советуем обязательно ознакомиться, — тут.

Время токовые характеристики автоматических выключателей B C D.

Если рассмотреть вопрос более обобщённо, то можно выделить, несколько основных характеристик: B, С, D. В свою очередь, данные характеристики определяют при какой величине тока, автомат отключится мгновенно. Параметры отключения для характеристик B, С, D:

1. B — от 3 до 5 ×In;
2. C — от 5 до 10 ×In;
3. D — от 10 до 20 ×In.

In — это номинальный ток автоматического выключателя. То есть мы берём номинальный ток автомата, например 16А и получаем следующие данные:

1. Автоматический выключатель с характеристикой B16 отключится мгновенно при величине тока от 48 до 80 А;
2. Автомат с характеристикой С16 отключится мгновенно при токе от 80 до 160 А;
3. Автомат с характеристикой D16 отключится мгновенно при токе от 160 до 320 А.

Стоит отметить, что автоматические устройства с характеристикой D используются в основном в промышленности. Например, в бытовых сетях используются в основном устройства с характеристикой B и С.

Автоматы с характеристикой С используются для обеспечения защиты групповых линий и отдельных устройств с большим пусковым током. Автоматы с характеристикой B в основном используются для реализации защиты линий освещения и устройств с низким пусковым током.

Селективность автоматических выключателей.

Несомненно, при выборе устройства автоматического отключения важно уделить внимание такому параметру, как селективность. Под селективностью подразумевается такое техническое решение, при котором в случае неисправности отключается непосредственно неисправная линия, а не к примеру групповая линия. Как правило, селективность реализуется двумя способами:

Как правило, селективность реализуется двумя способами:

1. Выбор номинального тока автоматического выключателя;
2. выбор характеристики автоматического выключателя;

Характеристики автоматических выключателей.

Для групповых линий следует выбирать автоматы с характеристикой С и с большим номинальным током (расчётным током в групповой линии). Для питающей линии одной нагрузки следует выбирать автоматы с характеристиками B и С, при этом если нагрузка имеет низкий пусковой ток, то следует выбрать устройство с характеристикой B.

Выбор автоматического выключателя. Полюсы автоматов.

Как известно, в зависимости от напряжения в сети, для защиты устройств и питающих кабелей могут использоваться следующие автоматические выключатели:

Для сети 230 В:

1. Однополюсные;
2. двухполюсные.

Для сети 400 В (380В):

1. Трёхполюсные;
2. четырёхполюсные.

Выбор автоматических выключателей по количеству полюсов.

С одной стороны, однополюсные и трёхполюсные автоматы коммутируют фазные проводники. С другой стороны, двухполюсные и четырёхполюсные автоматические выключатели помимо фазных проводников, коммутируют также и нулевые проводники.

Выбор автоматического выключателя. Производители автоматов.

Выбор автоматического выключателя по производителю.

Бесспорно, многие задаются вопросом, какой марки автоматический выключатель выбрать? Во-первых, следует определится с сегментном и имеющимся бюджетом. К примеру, ведущими игроками в премиум сегменте являются следующие производители:

1. ABB — устройства шведско-швейцарской компании. Как известно, на текущий момент являются лидером по качеству, надёжности и соответственно по дороговизне автоматических устройств;
2. Legrand (Франция) — устройства во многом схожи с ABB по качеству и цене, — надёжные автоматические выключатели;
3. Schneider Electric (Франция) — отличные устройства, которые хорошо себя зарекомендовали на рынке стран СНГ.

А вот автоматические выключатели среднего ценового сегмента:

1. Moeller (Eaton) — немецкий бренд. Безусловно, качественные автоматические выключатели по приемлемой стоимости;
2. Siemens — немецкий бренд. Выпускает также качественную автоматику, которая немногим уступает ABB, Legrand и Schneider Electric.

В частности, автоматы бюджетного сегмента представлены в большом количестве, в эту категорию попадает много устройств от китайских производителей. Одним словом, можно выделить несколько «более или менее» вменяемых брендов: КЭАЗ, DEKraft , IEK. Однако, мы бы Вам рекомендовали использовать автоматические выключатели из премиум сегмента или среднего ценового сегмента.

• Мы в TELEGRAM;
• Мы в Instagram;
• Мы на YouTube;

Каким должно быть сечение электропроводки

Самый важный шаг, который существенно сократит риск перегрузки электропроводки, связан с правильным выбором сечения проводников. Если провода будут толстыми, то они меньше нагреются при возникновении перегрузок, а также успеют вовремя отдать тепло в окружающую среду.

Под каждую нагрузку существует своё, определённое сечение проводов. В ПУЭ (правила устройства электроустановок) есть специальная таблица 1.3.4 по которой можно определить сечение кабеля для той или иной нагрузки. Но, как говорится, лучше выбрать провода с небольшим запасом, чем в дальнейшем столкнуться с рядом непредвиденных сложностей и возможной опасностью.

Так, например, опытные электрики рекомендуют выбирать провода для электропроводки с небольшим запасом. Для групп освещения, кабеля сечением в 1 мм², а для розеток, не менее 2,5 мм². Конечно же, многое зависит от установленных электроприборов в доме, наличия электроплиты, кондиционера и т. д. Поэтому лучше будет заранее рассчитать суммарную мощность всех электроприборов, и уже затем делать какие-либо выводы.

Вопрос

Как правильно выбирать автоматический выключатель для какой-либо нагрузки?

Ответ 1

ПУЭ, раздел 1.4. А если проще:

1. Желательно, что бы автомат был с комбинированным расцепителем, т.е. имел тепловой и электромагнитный расцепители. Подавляющее большинство продаваемых ныне автоматов, такими качествами обладают.

2. Номинальное значение автомата выбирается в зависимости от нагрузки линии, которую защищает автомат. В сети 220В нагрузка мощностью в 1кВт=4,54А. В сети 380В нагрузка мощностью в 1кВт=2,63А.

3. Соответсвенно, исходя из потребляемой мощности, выбирается, на сколько ампер будет установлен автомат. При пограничном значении, т.е. если ток длительной нагрузки 9,8А, то на 10А автомат лучше не ставить, а выбрать не ступень выше.

4. На однофазную нагрузку устанавливается однополюсный автомат, на трехфазную — трехполюсный (а не три однополюсных!). Есть еще двухполюсные и четырехполюсные автоматы, но про них отдельный разговор.

5. Ну и конечно, фактор цена-качество играет роль. Совсем дешевые автоматы ставить не советую.

6. ДЛЯ СПЕЦОВ: такие понятия как селективность, отключающая способность, климатические и другие исполнения и т.п. не упоминаются. Кто желает, может продолжить…

Характеристики автоматических выключателей

• Номинальное напряжение –Ue – установленное изготовителем значениеU, при котором обеспечивается работоспособность автоматического выключателя, особенно при КЗ.
• Номинальное напряжение изоляции–Ui – установленное изготовителем значениеU, по которому определяется величина испытательногоUпри испытании автоматического выключателя на электрическую прочность изоляции и расстояния утечки.
• Номинальный ток–In – установленный изготовителем ток, который автоматический выключатель способен проводить в продолжительном режиме при указанной контрольной температуре окружающего воздуха.
• Номинальная частота– частота, на которую рассчитан данный автоматический выключатель для обеспечения заданных характеристик.
• Нормальная время-токовая зона (или характеристика, что не совсем правильно) – характеристика расцепления автоматического выключателя, должна обеспечивать надежную защиту проводников электрических цепей от сверхтока.
• Стандартные диапазоны токов мгновенного расцепления(при которых автоматический выключатель может расцепиться без выдержки времени): тип В – свыше 3 Inдо 5 In; тип С – свыше 5 Inдо 10 In; типD – свыше 10 Inдо 50 In.
• Номинальная отключающая способность–Iсп – установленное изготовителем значение предельной наибольшей отключающей способностиIсп автоматического выключателя, для которой предписанные условия соответственно установленному циклу испытаний не предусматривают способности автоматического выключателя проводить в течение условного времени ток, равный 0,85 тока нерасцепления.Своими словами: Ток КЗ, который автомат может отключить и при этом останется в целости и сохранности (без повреждений).
• Рабочая отключающая способность
• ХарактеристикаI*I*t(ток в квадрате*t) – кривая, отражающая максимальные значенияI*I*t как функцию ожидаемого тока в указанных условиях эксплуатации.

Ток расцепителя, ток уставки – это номинальный ток автоматического выключателя, который является наименьшим при расчете в данной цепи, но таким образом, чтобы автоматический выключатель не срабатывал при пусковых токах.

Характеристики срабатывания автоматов

Параметры стандартной время-токовой зоны в ГОСТ Р 50345-99 установлены для контрольной температуры калибровки, равной 30 С. Для стандартной время-токовой зоны установлены следующие условные параметры: а) условное время, равное 1ч для выключателей с номинальным током до 63А включительно, и 2ч с номинальным током свыше 63А; б) условный ток нерасцепления; с) установленное значение тока, которое выключатель способен проводить за условное время без расцепления: Int = 1,13 In; д) условный ток расцепления (It) — установленное значение тока, вызывающее расцепление выключателя в пределах условного времени: It = 1,45 In.

В — срабатывание электромагнитной защиты между 3 — и 5 — кратным значением номинального тока

С — срабатывание электромагнитной защиты между 5 — и 10 — кратным значением номинального тока

D — срабатывание электромагнитной защиты между 10 — и 14 — кратным значением номинального тока

Ступени срабатывания ЗМН

На практике применяются двухступенчатые системы защиты. Такой алгоритм работы позволяет разграничить реакцию ЗМН в зависимости от напряжения. Рассмотрим работу степеней срабатывания.

1-ая ступень.

Данная ступень защиты активируется при напряжении 70% от номинальной величины (Uном), временная задержка срабатывания устанавливается в диапазоне 0,5-1,5 сек, что соответствует параметрам токовых отсечек АВ. При срабатывании 1-й ступени защиты производится отключение неответсвенного оборудования.

2-ая ступень.

Ее срабатывание происходит при падении напряжения до 50% от номинала. При таких условиях автозапуск электродвигателей невозможен. Задержка активации 2-й ступени устанавливается в диапазоне 10,0-15,0 сек, после чего производится отключение ответственных двигателей. Такое время устанавливается, чтобы дать возможность автоматике подключить резервный источник питания или снизить оперативные токи путем отключения неответственного оборудования.

Защита трансформатора от перегрузки: основные виды

Все оборудование, которое используется в силовых установках должно быть надежно защищено от образования кратковременных перегрузок. Защита трансформатора от перенапряжений может потребоваться, чтобы проверить, какие нагрузки сможет выдержать устройство. Для защиты обычно специалисты используют предохранители. Если один трансформатор выполнит аварийное завершение работы, тогда другие устройства смогут полностью компенсировать номинальное напряжение. Именно этот процесс позволит обеспечить надежную работу устройства.

Теперь мы решили предоставить вашему вниманию основные виды защиты силовых трансформаторов:

1. Предохранители и специальные трехфазные выключатели.
2. Использование дифференциальной защиты устройства.
3. Газовая защита трансформатора.
4. Пожарная защита.
5. Сигнальная страховка с помощью компьютерных программ.

Это основные виды защиты, которые могут использоваться на сегодняшний день.

https://youtube.com/watch?v=rOiSPhCvJPQ

Принцип действия теплового автоматического выключателя

На графике справа показана зависимость сопротивления от температуры для стандартного теплового автоматического выключателя. У каждого производителя эта характеристика своя. TN обычно лежит в интервале 150-160 °C.

Подключение

Подключение трёхфазного электродвигателя со встроенным тепловым выключателем и реле перегрузки.

Обозначение TP на графике

Защита по стандарту IEC 60034-11:

TP 111 (постепенная перегрузка). Для того чтобы обеспечить защиту при блокировке ротора, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки.

Терморезисторы, встраиваемые в обмотки

Второй тип внутренней защиты — это терморезисторы, или датчики с положительным температурным коэффициентом (PTC). Терморезисторы встраиваются в обмотки электродвигателя и защищают его при блокировке ротора, продолжительной перегрузке и высокой температуре окружающей среды. Тепловая защита обеспечивается с помощью контроля температуры обмоток электродвигателя с помощью PTC датчиков. Если температура обмоток превышает температуру отключения, сопротивление датчика меняется соответственно изменению температуры.

В результате такого изменения внутренние реле обесточивают контур управления внешнего контактора. Электродвигатель охлаждается, и восстанавливается приемлемая температура обмотки электродвигателя, сопротивление датчика понижается до исходного уровня. В этот момент происходит автоматическое приведение модуля управления в исходное положение, если только он предварительно не был настроен на сброс данных и повторное включение вручную.

Если терморезисторы установлены на концах катушки самостоятельно, защиту можно классифицировать только как TP 111. Причина в том, что терморезисторы не имеют полного контакта с концами катушки, и, следовательно, не могут реагировать так быстро, как если бы они изначально были встроены в обмотку.

Система, чувствительная к температуре терморезистора, состоит из датчиков с положительным температурным коэффициентом (PTC), устанавливаемых последовательно, и твердотельного электронного выключателя в закрытом блоке управления. Набор датчиков состоит из трёх — по одному на фазу. Сопротивление в датчике остаётся относительно низким и постоянным в широком диапазоне температур, с резким увеличением при температуре срабатывания. В таких случаях датчик действует как твердотельный тепловой автоматический выключатель и обесточивает контрольное реле. Реле размыкает цепь управления всего механизма для отключения защищаемого оборудования. Когда температура обмотки восстанавливается до допустимого значения, блок управления можно привести в прежнее положение вручную.

Все электродвигатели Grundfos мощностью от 3 кВт и выше оснащены терморезисторами. Система терморезисторов с положительным температурным коэффициентом (PTC) считается устойчивой к отказам, так как в результате выхода из строя датчика или отсоединении провода датчика возникает бесконечное сопротивление, и система срабатывает так же, как при повышении температуры, — происходит обесточивание контрольного реле.