СУСА. Часть 2

Установочный АВВ отключает ток к.з. следующим образом:

Время t0=t1+t2+t3+t4, при этом:

t1 – время нарастания тока до уставки АВВ;

t2 – время хода якоря расцепителя до момента удара по рычагам механизма перемещения контактов;

t3 – время расхождения контактов до появления дуги;

t4 – время гашения дуги (полное прекращение тока через АВВ); t0 – время отсечки.

Регулировать (у селективных автоматов) можно только величину t2. Установочные АВВ селективности по времени срабатывания не обеспечивают (и поэтому не могут защищать генераторы, щиты, перемычки между щитами).

Универсальные АВВ

Защищают электроустановки от к.з. и перегрузок при несчастных случаях. Время срабатывания регулируется (изменением времени t2, что достигается или регулируемым замедлением хода якоря РМ, или применением реле времени).

Основные серии: АВ, АМ, АВМ, АД, и др.

• Селективные автоматы облегченной конструкции: А3500, А3600 (рассчитаны на частоту 400 Гц), А3700 и др. имеют номинальный ток от 30 А до 600 А; уставки времени срабатывания равны 0,15; 0,33; 0,6 сек.; а для

автоматов серии А3740: 0,1; 0,25; 0,4; 0,6 сек.).

21

Автоматические выключатели серии А3700

• Автоматы серии АМ имеют номинальный ток ток от 800 А до 5.000 А; напряжение: постоянное 500 В, переменное 400 В/50 Гц, 400 Гц. ПКС=120 кА; износоустойчивость – 5.100 циклов; в контактной системе предусмотрены КГ,КД, решетка в ДУ. Уставки времени срабатывания равны 0,18; 0,38; 0,63; 1,0 сек.

Автоматы серии А3700 на токи от 160 до 630 А имеют полупроводниковый блок управления независимым расцепителем (отключает к.з.).

Общий вид характеристики:

Замедлитель срабатывания ЗС управляет временем хода якоря t2.

22

Автоматические выключатели типа АВМ

Достоинства и недостатки АВВ (в сравнении с предохранителями)

Достоинства:

-совмещение в одном приборе функций коммутации и защиты;

-возможность обеспечения селективной защиты;

-невозможность отключения одной фазы (т.е. исключение неполнофазного режима);

-меньшее время для повторного включения.

Недостатки:

-меньшее быстродействие при отключении к.з. (пропускает ударный ток);

-ограниченная ПКС.

Выбор и проверка АВВ

АВВ выбирают из условий:

U H U P

I H I P ,

где UH, IH – параметры АВВ,

UP, IP – параметры защищаемой цепи (рабочий ток, рабочее напряжение).

При защите двигателей с прямым пуском ток отсечки установочного АВВ I0 I П (IП – пусковой ток). Уставки по времени срабатывания селективных АВВ должны превышать время разгона двигателя.

23

Так как в судовых АВВ используются первичные расцепители, то I H .P I H и выбор автомата выполняется по номинальному току расцепителя

IH.P.

Выбранный АВВ проверяется по характеристикам коммутационной способности:

1) Электродинамическая устойчивость, характеризуется ПКС (т.е. током, который АВВ способен отключить, не разрушаясь).

iу iдоп ,

где iу – максимально возможное мгновенное значение тока к.з. для данной цепи;

iдоп – допустимое для данного аппарата значение.

2) Предельная включающая способность – это наибольший ток, который АВВ включает без сваривания контактов.

i0,03 i0,03д ,

где i0,03 – ток через 0,03 сек, определяется по расчетным кривым.

3) Отключающая способность – значение тока, который АВВ отключает без недопустимой затяжки дуги.

i0,04 i0,04д ,

определяется по действующим значениям; 0,04 сек – момент расхождения дугогасящих контактов КД.

4) Термическая устойчивость (проверяют лишь селективные автоматы).

tу

iк2 dt (I 2t)д ,

0

где I2t – тепловой эквивалент,

tу – время срабатывания автомата.

24

ЗАЩИТА СЕТЕЙ

В СЭЭС сети защищают от недопустимого снижения сопротивления изоляции, коротких замыканий и перегрузок.

Контроль сопротивления изоляции

Нормальное сопротивление изоляции судового электрооборудования относительно корпуса – одно из основных условий безаварийной эксплуатации. В нагретом состоянии сопротивление должно быть:

500В)

ВСЭЭС используется непрерывный контроль сопротивления изоляции под напряжением; применяются различные устройства: УКИ, ПКИ, «Контроль», «Электрон» и другие.

Воснову работы этих устройств положен принцип наложения измерительного постоянного тока на переменный ток.

Ток от трансформатора ТН через вентиль подается к заземленной точке А. К точке Б через сопротивление величиной 15÷20 кОм подводится одна из

25

фаз контролируемой сети. Через обмотки электрических машин она связана с другими фазами, то есть точка Б оказывается связана с корпусом через суммарное сопротивление изоляции судовой сети RИЗ, которое и определяет ток через микроамперметр, проградуированный в МΩ, и катушку сигнального реле СР.

При RИЗ < RИЗ.ДОП СР срабатывает, включая сигнальное устройство (ревун и сигнальную лампу). RИЗ.ДОП задается сопротивлением уставки RУ.

Токовая защита сетей

Защита от перегрузок в сетях осуществляется тепловыми расцепителями АВВ и не требует специальной настройки по селективности.

Защита от к.з. обеспечивается АВВ на селективной основе. Используют два основных принципа селективности: защита с разными уставками времени срабатывания (максимальная токовая защита МТЗ) и защита с разными уставками токов срабатывания (токовая отсечка ТО).

Максимальная токовая защита

При к.з. в точке К1 должен срабатывать только АВВ 1, при к.з. в точке К2 – только АВВ 2, и т д., поэтому уставки времени срабатывания возрастают от потребителя к генератору. Селективность обеспечивается выполнением условия:

tn tn 1 t ,

где t – ступень селективности.

Для надежного обеспечения селективности t должна быть равна

(0,15÷0,20) с.

26

С этой же целью МТЗ необходимо настраивать не только на разные уставки времени срабатывания, но и на разный ток срабатывания АВВ.

Пусть к.з. произошло в точке К2. Рассмотрим ток через 3-й автомат.

t0 – момент возникновения к.з. в точке К2; t1 – момент отключения к.з. автоматом 2;

IР3 – рабочий ток через автомат 3 (после отключения к.з.);

IРm3 – максимальный ток через автомат 3 (после отключения к.з.); IС3 – ток срабатывания расцепителя АВВ 3;

IВ3 – ток возврата расцепителя АВВ 3.

АВВ не сработает при к.з. в точке К2, если будет выполняться условие:

IВ3 > IРm3, (1)

в этом случае якорь расцепителя вернется в исходное положение, не ударив по рычагам механизма перемещения контактов.

Перепишем (1) в виде:

IВ = kН IРm3,

где kН – коэффициент надежности.

Известно, что для электромагнитных расцепителей коэффициент возврата

Для первичных расцепителей kВ = 0,75, kН = 1,05÷1,15. Отсюда

IC = (1,4÷1,5)IPm.

МТЗ является основным видом селективной защиты в СЭЭС.

27

Токовая отсечка

Здесь селективность обеспечивается настройкой аппаратов защиты на различный ток срабатывания.

l2 – зона защиты 2-го аппарата;

lФ2 – фактическая зона защиты 2-го аппарата; lНЗ – незащищенная зона.

При слабом затухании зависимости IК = f(l) токи отсечки соседних аппаратов могут мало отличаться друг от друга, поэтому для исключения одновременного срабатывания соседних аппаратов (нарушения селективности) приходится увеличивать ток отсечки следующего аппарата (в данном случае I02). Так появляется незащищенная зона, в которой (в данном случае) IК < I02.

Условие селективности

I0n > I0n-1,

а ток отсечки выбирается по сверхпереходному току к.з.

I0 kH I min" ,

где I min" - значение тока в конце защищаемой зоны.

Достоинство ТО: быстродействие.

Недостаток ТО: возможность появления незащищенной зоны.

В чистом виде ТО в СЭЭС не используется; применяется в комбинации с МТЗ, отключая АВВ через независимые расцепители без выдержки времени при к.з. в их защищаемой зоне.

28

ЗАЩИТА ГЕНЕРАТОРОВ

Генераторы в СЭЭС защищают от перегрузок, внешних и внутренних к.з. и перехода в двигательный режим при параллельной работе.

Защита от перегрузок

Осуществляется в несколько этапов.

I. На первом этапе перегрузку стараются не допустить, поэтому на каждый генератор устанавливается устройство автоматического включения резервного агрегата.

УВР (устройство включения резерва):

ДН – датчик напряжения; ДТ – датчик тока; РГ – резервный генератор;

РКН – реле контроля напряжения; РПН – реле повышения нагрузки; РСН – реле снижения нагрузки; Р1, Р2, Р3 – реле.

УВР вводит в параллель или отключает резервный агрегат при следующих условиях:

IУ ( П ) 0,9I НГ , при I IУ ( П ) Р2 дает команду на запуск резервного генератора;

IУ (С ) 0,3I НГ , при I IУ (С ) Р3 дает команду на отключение резервного генератора;

UУ 0,8U НГ , при U UУ Р1 дает команду на запуск резервного генератора. Все команды даются с выдержкой времени 10÷30 сек.

29

II. На втором этапе отключаются второстепенные потребители при помощи устройства разгрузки генератора (УРГ):

ДАТ – датчик активного тока (в некоторых модификациях УРГ – датчик полного тока); сигнал с ДАТ поступает на реле режимов РР (электронный блок – ячейка логического умножения). РР имеет уставки как по времени срабатывания, так и по току срабатывания: IУ 1,1 1,15 I НГ , уставку по времени tУ устанавливают больше времени пуска наиболее мощных АД, обычно tУ = (3÷10) сек.

(вообще же турбогенератор держит перегрузку 1,1IНГ 2 часа, 1,25IНГ – 30 мин., 1,5IНГ – 5 мин.; для быстроходных ДГ 1,1IНГ – 30 мин.)

РВ – реле времени, tУ = (2÷8) сек., Р – отключающее реле.

ОР – отключающий расцепитель, IОР = 1,35IНГ, tОР = (3÷10) сек. (если ток в течение 10 сек. превышает 1,35IНГ – срабатывает).

Срабатывание РР происходит, если одновременно выполняются условия:

I IУ t tУ ,

и РР выдает питание на отключение нулевой группы второстепенных потребителей (без выдержки времени). Если перегрузка не исчезла, то через выдержку времени РВ1 отключается 1-я группа, и т.д. Потребители постепенно отключаются до тех пор, пока перегрузка не будет устранена.

Подключение РР к ОР генераторного автомата АГ не является обязательным.

30