6.5.6. Вибір запобіжників

Вибір запобіжника виконують за номінальним струмом за умовою

І_ном.зп І_{роб.макс} (6.5)

й приймають запобіжник з ближчим більшим значенням І_ном.зп..

Надійна робота запобіжника забезпечується для максимальних струмів КЗ, менших від номінального струму вимикання запобіжника (І_{ном.вим}),та для напруги мережі (U_ном.м), що не перевищує номінальну напругу запобіжника (U_{ном,зап})

І_{ном вим} І_{кз.макс} ; U_{ном.зап} U_ном.м (6.6)

Вибір плавкої вставки виконують за умов максимального тривалого робочого режиму, пускового режиму та забезпечення захисту від мінімального струму КЗ в кінці лінії. Плавка вставка не повинна перегоряти в умовах роботи з максимальним робочим струмом і під час пуску та, навпаки, надійно перегоряти у випадку КЗ в кінці лінії за час t_пв=0,1-0,2с.

Отже, номінальний струм плавкої вставки вибирають за наступних умов:

– нормального режиму

І_ном.пв к_відл І_{роб.макс} ; (6.7)

– пуску або режиму короткочасного перевантаження

І_ном.пв І_пік/к_п ; (6.8)

– чутливості захисту

І_ном.пв І_кз.мін/к_ч, (6.9)

де І_{роб.макс} – максимальний тривалий робочий струм;

к_відл=1,1 – 1,25 – коефіцієнт відлагодження;

І_пік – пусковий струм або струм короткочасного перевантаження;

к_п –коефіцієнт важкості пуску, рівний: для легкого пуску – 1,6-2; для важких умов пуску (час розгону t 10c) – 2,5;

І_кз.мін – найменше значення струму КЗ в кінці лінії;

к_ч – мінімальний коефіцієнт чутливості.

Для лінії, що захищена запобіжником та живить декілька двигунів, які в свою чергу захищені запобіжниками, необхідно забезпечити вибір плавкої вставки з врахуванням найтяжкого пускового режиму та забезпечення селективності. Якщо не передбачений самозапуск, то для вибору плавкої вставки слід брати найбільший пусковий струм, який накладається на сумарний робочий струм решти двигунів:

І_ном.пв ; (6.10)

за умов самозапуску –

І_ном.пв (6.11)

Після проведення розрахунків визначають найбільше розрахункове значення і вибирають найближчу більшу за номінальним струмом вставку.

Селективність спрацювання кількох послідовно увімкнених запобіжників полягає в тому, що під час КЗ повинна перегоряти вставка найближчого до місця пошкодження запобіжника. Ця умова буде надійно забезпечуватись, якщо захисна характеристика цієї вставки розміщена вище характеристики попередньої вставки на два ступені шкали номінальних струмів.

Чутливість запобіжників перевіряють за такими умовами:

• номінальний струм плавкої вставки повинен бути, як мінімум, у три рази меншим від мінімального струму КЗ в кінці ділянки, що захищається

І_ном.пв ; (6.12)

• якщо запобіжник використовують у вибухонебезпечному середовищі, то попередній вираз має вигляд

І_ном.пв . (6.13)

Мінімальним струмом КЗ в установках НН із заземленою нейтраллю у більшості випадків є струм однофазного КЗ, а в установках з ізольованою нейтраллю – струм двофазного КЗ.

6.6. Розподільні пристрої мереж низької напруги

Розподільні пристрої в мережах НН виконують функції приймання та розподілу електричної енергії, захисту обладнання від надструмів перевантаження та коротких замикань, а в окремих випадках – від перенапруг, захисту людей та унеможливлення несанкціонованого доступу сторонніх осіб. В них розташовують пристрої сигналізації, вимірювання та обліку, а також елементів систем диспетчеризації та автоматики. Конструктивно розподільні пристрої НН виконують у вигляді щитів, які складаються з однієї або декількох шаф і являють собою єдиний конструктив (оболонку). Вони можуть бути встановленими на підлозі, чи навішені на стіні, чи вбудованими в неї. Розподільні пристрої НН характеризують:

-електричними параметрами (номінальними напругою, частотою та струмом);

-ступенем захисту IP XX (згідно ГОСТ 14254-96);

-умовами експлуатації за дією механічних факторів зовнішнього середовища (згідно ГОСТ 1751.1-90);

-кліматичним виконанням (згідно ГОСТ 15543.1-89).

Виконання щитів повинно відповідати „Правилам будови електроустановок. Електрообладнання спеціальних установок” (ДНАОП 0.00-1.32-01.); „Правилам безпечної експлуатації електроустановок споживачів” (ДНАОП 0.00-1.21-98); „Правилам захисту від статичної електрики” (ДНАОП 0.00-1.29-97).

Промисловість виготовляє нормалізовані пристрої розподілу різноманітного виконання (наприклад, пункти розподільні ПР-11, пристрої ввідно-розподільні ВРУ-1, УВР, ЩО-94 тощо), а також найрізноманітніші складові для індивідуального виготовлення щитів, шаф, щитків, ящиків різного призначення та конструкцій.

Рис.6.26. Фрагмент схеми розподільної мережі промислового підприємства

На рис.6.26 показано фрагмент принципової схеми радіальної мережі НН промислового підприємства, на якій показано розподільні пристрої чотирьох рівнів розподілу. Для прикладу на рис.6.28 показано схему ввідно-розподільного щита для живлення споживачів ремонтно-механічного цеху (РМЦ), які віднесено до 2-ї категорії за надійністю, а тому передбачено резервування (ручний ввід резерву).

Перерізи кабелів та провідників вибирають за допустимим струмом та перевіряють за втратами напруги в максимальному усталеному режимі, а також за значенням залишкової напруги під час пусків двигунів. Перевірку вибраних перерізів за термічною стійкістю виконують з врахуванням ефекту струмообмеження. Умовні криві струму з ефектом струмообмеження показані на рис 6.27.

Пікове значення та тепловий імпульс струму КЗ визначають за кривими (рис 6.20,г,д) в залежності від розрахункового усталеного струму трифазного металевого КЗ на шинах розподільного пристрою, до якого приєднаний даний апарат.

Значення мінімальних допустимих перерізів (для відповідного матеріалу жили та типу ізоляції) в залежності від теплового імпульсу I²t наведені в табл. 6.1.

Параметри автоматичних вимикачів узгоджують з перерізом вибраних провідників таким чином, щоб номінальний струм вимикача був меншим від допустимого струму провідника. За струмами КЗ вимикачі перевіряються з урахуванням їх обмеження. Захисні характеристики повинні відповідати характеру приєднання.

Замість автоматичних вимикачів можна у відповідних випадках застосувати вимикачі навантаження із запобіжниками.

Рис 6.27. Умовні криві струму КЗ

Рис. 6.28. Схема ввідно-розподільного щита РМЦ (приклад)

Вибір схеми щитка ділянки цеху базується на наступних засадах:

- ввідний апарат – вимикач навантаження з номінальним струмом не меншим від номінального струму автоматичного вимикача на початку лінії живлення;

- перерізи провідників ліній визначаються, як вказано в п.6.5;

- лінійні апарати – автоматичні вимикачі або блоки вимикач-запобіжник також вибираються за п.6.5.

На рис. 6.29 показана схема щитка ділянки цеху.

Конструктивне виконання вибирається у відповідності з конкретними умовами (навісний, вбудований тощо), з рівнем захисту IPXX за умовами довкілля. тощо). Все більшого розповсюдження набирають збірні конструкції на основі універсальних шаф з великим набором аксесуарів, які випускають вітчизняні та зарубіжні фірми.

Рис. 6.29. Схема розподільного щитка (приклад)

Приклади конструкції такого роду шаф для розташування низьковольтного обладнання наведено на рис. 6.30.

На рис. 6.30,а показано конструкцію шафи Prisma P концерну «Шнайдер Електрик» з набором різноманітного обладнання та аксесуарів на струм вводу до 3200А. Така конструкція підходить до першого та другого рівнів розподілу. На рис. 6.30,б показана шафа типу Prisma G тієї ж фірми на струм до 630А, яка придатна для другого та третього рівнів розподілу.Існують конструкції шаф збірного типу на менші струми.

а) б)

Рис 6.30. Конструкції шаф для розподілу електроенергії на низький напрузі: а) Prisma P, б) Prisma G

На рис 6.31. показано щит НН на дві секції з автоматичними вимикачами на вводах та мультивертами шириною 100мм на струми від 250 до 400А на фідерах та секційному вимикачі. На менші струми (до 160А) ширина мультиверта становить 50мм. Застосування цих комутаційних апаратів дозволяє суттєво зменшити розміри щитів та підвищити безпеку експлуатації у порівнянні з щитами, в яких застосовано конструкції роз’єднувачів та запобіжників старого типу.

Рис 6.31. Двосекційний розподільний щит на вводи до 1600А з мультивертами від 250 до 400А на фідерах

Габарити щита: висота – 2000мм, ширина – 2400мм, глибина – 400мм. Досвід експлуатації таких конструкцій підтверджує високій рівень їх техніко-економічних показників.

Контрольні запитання до розділу 6:

1. В чому полягають особливості мереж НН типів IT, TT, TN-C, TN-S?

2. Наведіть класифікацію мереж НН за різними ознаками.

3. Які основні схеми та конструкції застосовують в мережах НН?

4. Які схеми систем вводу резерву застосовують в мережах НН?

5. Наведіть основні характеристики вимикачів навантаження (автоматичних вимикачів, пристроїв захисного вимкнення, пристроїв захисту від перенапруг, магнітних пускачів та контакторів) та їх конструктивні особливості.

6. Які чинники впливають на обмеження струмів КЗ в мережах НН?

7. За якими параметрами вибирають комутаційно-захисне обладнання та перерізи повідних частин в мережах НН за умов нормальних, аварійних, післяаварійних та пускових режимів?

8. Наведіть принципові схеми та охарактеризуйте принципи конструктивної побудови розподільних пристроїв НН?