16. Устройство и выбор автоматических выключателей.

Автоматический выключатель предназначен для коммутации цепей при аварийных режимах, а также нечастых (от 6 до 30 в сутки) оперативных включений и отключений электрических цепей (ГОСТ 9098—78Е).

Автоматические выключатели изготовляют для цепей переменного до 1000 В и постоянного тока до 440 В одно-, двух-, трех- и четырехполюсные на поминальные токи от 6,3 до 6300 А.

Автоматические выключатели имеют реле прямого действия, называемые расцепителями, которые обеспечивают отключение при перегрузках, КЗ, снижении напряжения. Отключение может происходить без видержки времени или с выдержкой. По собственному времени отключения tс.о(промежуток от момента, когда контролируемый параметр превзошел установленное для него значение, до момента начала расхождения контактов) различают нормальные выключатели (t_с.о = 0,02 - 1 с), выключатели с выдержкой времени (селективные) и быстродействующие выключатели (t_c.о < 0,005 с).

Нормальные и селективные автоматические выключатели токоограничивающим действием не обладают. Быстродействующие выключатели, так же как предохранители, обладают токоограничивающим действием, так как отключают цепь до того, как ток в ней достигнет значния t_y.

Автоматические выключатели изготовляют с ручным и двигательным приводом, в стационарном или выдвижном исполнении.

Выключатель рассчитан на коммутацию предельно отключаемых и включаемых токов в цикле операций 0 - П - ВО - П - ВО при номинальном напряжении. Здесь О - отключение, П - пауза (до 180 с), ВО - включение, отключение.

В современных выключателях применяются полупроводниковые расцепители, которые обеспечивают более высокую точность срабатывания по току и времени.

Контактор - это двухпозиционный коммутационный аппарат с самовозвратом, предназначенный для частых коммутаций токов, не превышающих токи перегрузки, и приводимых в действие приводом.

Контакторы изготовляют на токи 4 - 4000 А и напряжения: до 750 В постоянного тока и 660 (1140) В переменного. Допускают 600 - 1500 переключений в час, а специальные до 14000 включений в час. В зависимости от категории могут быть рассчитаны на коммутацию до 10 номинальных токов.

Контакторы рассчитаны на работу в прерывисто-продолжительном, продолжительном, повторно-кратковременном или кратковременном режимах.

Они не имеют устройств, реагирующих на перегрузки или КЗ. Основными элементами контакторов являются главные контакты, дугогасительное устройство, электромагнитная система и вспомогательные контакты.

Пускатель - это коммутационный аппарат, предназначенный для пуска, останова и защиты электродвигателя. Магнитные пускатели состоят из электромагнитного контактора, встроенных тепловых реле и вспомогательных контактов. Пускатели могут быть реверсивными и нереверсивными, в открытом, защищенным и пылебрызгонепроницаемом исполнении, с тепловым реле или без них. Магнитные пускатели применяются для управления электродвигателями переменного тока напряжением до 660 В, мощностью до 75 кВт.

Выбор выключателей

Параметры выключателей характеризует ГОСТ 687 - 78Е. При выборе необходимо учесть 12 различных параметров, но, так как заводами-изготовителями гарантируется определенная зависимость параметров, например

допустимо производить выбор по важнейшим параметрам:

по напряжению установки U_уст U_ном;

по длительному току I_норм I_ном; I_max I_ном;

по отключающей способности.

Проверка на симметричный ток отключения по условию I_п, I_{откл,ном}.

Проверяется возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ

i_a, i_a,ном = _нI_ном /100,

где: i_a,ном - номинально допускаемое значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени ;

_н - нормированное значение содержания апериодической составляющей в отключаемом токе, %;

i_a, - апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов ;

 - наименьшее время от начала КЗ до момента расхождения контактов:

 = t_з,min + t_с,в;

где t_з,min =0,01с - минимальное время действия релейной защиты;

t_с,в - собственное время отключения выключателя.

Если условие I_п, I_{откл,ном.} соблюдается, а i_a, > i_a,ном , то допускается проверку по отключающей способности проводить по полному току КЗ:

По включающей способности проверка производиться по условию:

i_у i_вкл ; I_п,0 I_вкл ,

где i_у - ударный ток КЗ в цепи выключателя;

I_п,0 - начальное значение периодической составляющей тока КЗ в цепи выключателя;

I_вкл. - номинальный ток включения (действующие значение периодической составляющей);

i_вкл. - наибольший пик тока включения (по каталогу). Заводами-изготовителями соблюдается условие

i_вкл.=1,8 I_вкл.,

где к_у= 1,8 - ударный коэффициент, нормированный для выключателей.

Проверка по двум условиям необходима потому, что для конкретной системы к_у может быть более 1,8.

На электродинамическую стойкость выключатель проверяется по предельным сквозным токам КЗ:

I_п,0 I_дин. ; i_у i_дин ,

где i_дин - наибольший пик (ток электродинамической стойкости) по каталогу;

I_дин - действующее значение периодической составляющей предельного сквозного тока КЗ.

Проверка по двум условиям производиться по тем же соображениям, которые указаны выше.

На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу тока КЗ:

B_к I²_тер t_тер ,

где В_к - тепловой импульс тока КЗ по расчету;

I_тер - среднеквадратичное значение тока за время его протекания (ток термической стойкости) по каталогу;

i_тер - длительность протекания тока термической стойкости по каталогу, с.

Проверка выключателей по параметрам восстанавливающегося напряжения на контактах выключателя в учебном проектировании обычно не проводиться, так как в большинстве энергосистем реальные условия восстановления напряжения соответствуют условиям испытания выключателя. Методы расчета кривой переходного процесса восстанавливающегося напряжения (ПВН) изложены в [4] и [5], согласно ГОСТ 687 - 78Е эта кривая не должна пересекаться с нормированными.

17-18. Показатели качества электрической энергии. Влияние качества электрической энергии на работу электродвигателей

Свойства электроэнергии	Показатели качества электроэнергии	Наиболее вероятные в виновники ухудшения
Отклонение частоты	Отклонение частоты	Энергоснабжающая организация
Отклонение напряжения (медленные изменения напряжения)	Установившееся отклонение напряжения	Энергоснабжающая организация
Провал напряжения	Длительность провала напряжения	Энергоснабжающая организация
Импульс напряжения	Импульсное напряжение	Энергоснабжающая организация
Временное перенапряжение	Коэффициент временного перенапряжения	Энергоснабжающая организация
Несимметрия трехфазной системы напряжений	Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности	Энергоснабжающая организация Потребитель с несимметричной нагрузкой
Несинусоидальность напряжения	Коэффициент искажения синусоидальности напряжения Коэффициент п-ой гармонической составляющей напряжения	Потребитель с нелинейной нагрузкой
Колебания напряжения (быстрые изменения)	Размах изменения напряжения Доза фликера	Потребитель с резкопеременной нагрузкой

СОПОСТАВЛЕНИЕ С НОРМАМИ ПКЭ

Отклонение частоты

ГОСТ 13109-87	ГОСТ 13109-97
Текущее отклонение частоты
Нормы
в нормальном режиме работы: в послеаварийном режиме работы: в аварийном режиме работы:	в любом режиме работы:

Частота тока зависит от величины нагрузки на генератор. Напряжение на зажимах генератора поддерживается его системой возбуждения. Регулирование возбуждения - процесс инерционный. Усредненное время регулирования (10-20)с. По европейскому стандарту - 10с.