5.2. Защита электроустановок поверхности шахт и рудников

5.2.1. Электроустановки напряжением до 1000 в

При напряжении до 1000 В основными коммутационными ап­паратами являются магнитные пускатели и автоматические выключатели. Магнитные пускатели предназначены для ком­мутационных переключений (достаточно частых) электродви­гателей и имеют сравнительно небольшой разрывной ток. Автоматические выключатели имеют намного больший разрыв­ной ток, но не допускают частых операций включения — от­ключения.

В магнитных пускателях в качестве защиты от токов к, з. применяются плавкие предохранители и электромагнитные токовые реле, а в автоматических выключателях — токовые первичные реле прямого действия, называемые также макси­мальными расцепителями.

Для электроустановок поверхности, работающих в сетях с заземленной нейтралью, защита с плавкими предохраните­лями имеет трехфазное исполнение.

Самым распространенным средством защиты электроуста­новок от токов к. з. являются электромагнитные токовые реле. По способу включения воспринимающего органа токовые реле делятся на первичные и вторичные. У первичных реле воспри­нимающий орган (электромагнит) включен в цепь защищае­мой установки непосредственно, у вторичных реле — через из­мерительные трансформаторы тока. По способу воздействия исполнительного органа (якоря) на устройство отключения вы­ключателя токовые реле делятся на реле прямого и косвен­ного действия. У реле прямого действия исполнительный орган управляет механизмом выключателя непосредственно, у реле косвенного действия исполнительный орган управляет лишь цепью оперативного тока отключающей катушки выключателя или катушки контактора.

В настоящее время наибольшее распространение получили токовые защиты со следующими характеристиками: мгновен­ного действия (рис. 5.1, а); с независимой выдержкой времени (рис. 5.1,6); с зависимой выдержкой времени (рис. 5.1,в); с ог­раниченно зависимой выдержкой времени (рис. 5.1,г).

На рис. 5.2 приведены схемы максимальной токовой за­щиты от к. з. с первичными реле прямого и косвенного дейст­вия. Схема рис. 5.2, а с использованием реле прямого дейст­вия применяется в автоматических выключателях. Схема рис. 5.2, б с использованием реле косвенного действия приме­няется в магнитных пускателях.

Защита от перегрузки осуществляется тепловыми реле, раз­мещаемыми в магнитных пускателях в двух или трех фазах. В качестве рабочих элементов тепловых реле используют би­металлические пластинки и легкоплавкие сплавы. При экс­плуатации электрохозяйства поверхности шахт и рудников тепловые реле рекомендуются для защиты электродвигателей с продолжительным режимом работы.

Защита от перегрузки может быть также осуществлена температурными устройствами, к которым относятся различ­ные температурные _реле, а также устройства с использова­нием полупроводниковых датчиков: термисторов и позисторов, встраиваемых внутрь защищаемого двигателя и благодаря этому контролирующих его тепловые состояния более точно, чем токовые устройства.

Температурное реле крепится к лобовым частям обмоток со стороны, противоположной расположению вентилятора, или

Рис. 5.1. Время-токовые характери­стики максимальных токовых защит /_ — ток реле; / ~—время его срабаты­вания; /_ср—ток срабатывания; /_ср — ток, соответствующий уставке отсечки

Рис. 5.2. Схемы максимальной токо­вой защиты с первичным реле:

а — прямого действия; б — косвенного дей­ствия

даже к корпусу двигателя. Для обеспечения защиты при об­рыве одного из линейных проводов реле следует располагать в двух или трех (предпочтительнее) фазах. Эксплуатация реле показала, что они не способны обеспечить защиту при боль­ших токах перегрузки и пусковых токах ненормальной продол­жительности.

Этот недостаток устранен в температурно-токовом реле, реагирующем на тепло от двух источников: непосредственно от обмотки двигателя и от нагревательного элемента, располо­женного в корпусе реле и питаемого током, пропорциональным току двигателя. При малых перегрузках срабатывание проис­ходит в основном под действием тепла, непосредственно по­ступающего из обмотки двигателя, а при пусковых токах — под действием тепла, выделяющегося в нагревательном элементе.

В защите от понижения напряжения электроустановок сле­дует различать защиту минимального напряжения и нулевую защиту. Защита минимального напряжения срабатывает при снижении напряжения сети до 60—70 % номинального (U _ном), а нулевая защита при 15—40 % U_ном..

Для двигателей с короткозамкнутым ротором, допускающих непосредственное присоединение к сети, применение нулевой защиты считается достаточным. В магнитных пускате­лях нулевая защита осуществляется катушкой контактора и соответствующей схемой управления.

Для двигателей с фазным ротором, не допускающих толчков тока, возникающих при восстановлении напряжения более чем на 60—70 % при выведенном реостате, необходима минимальная защита. В ответственных установках во избежание частых отключений из-за кратковременных снижений напряжения может быть применена минимальная защита с выдержкой времени на отключение.

Защита от понижения напряжения может быть выполнена одним реле, включенным на линейное напряжение. Такая одно-релейная защита рекомендуется при использовании реле пря­мого действия для автоматических выключателей и магнитных пускателей. Для ответственных двигателей, для которых необходим самозапуск, в цепи управления пускателем должны при­меняться электрические или механические устройства выдержки времени, которые при восстановлении напряжения в течение заданного времени обеспечивают повторное включение пускателя.

Защита от однофазного режима (обрыва линейного провода) не относится к числу строго обязательных. ПУЭ допускается установка защиты только на основании технико-экономического обоснования. При защите двигателей от перегрузки встроенными температурными реле необходимость защиты от однофазного режима отпадает. При отсутствии встроенной температурной защиты специальная защита от обрыва линейного провода может быть осуществлена с помощью температурно-токовых реле, встроенными в магнитный пускатель тепловыми реле, а также фильтровой защитой, в частности фильтровыми защитами токов обратной последовательности [8].