Выбор автоматических выключателей

Выключатели характеризуются следующими величинами:

- номинальным током автомата I_на ;

- номинальным током расцепителя автомата I_{н расц}, так как в один и тот же автомат могут быть встроены различные по току расцепители, рассчитанные на различные номинальные токи, при этом должно выполняться условие I_на  I_нрасц;

- уставками срабатывания по току и времени при перегрузках (I_перегр, t_перегр), и коротких замыканиях (I_кз, I_мгн), называемых отсечками, а для селективных автоматов уставками выдержки времени срабатывания при КЗ в сети - t_кз, а для неселективных автоматов - собственное время срабатывания при КЗ в сети (I_кз  I_{уст..авт}). Например, на чертеже возле автомата надпись - АВМ20С I_н.расц = 1500 А (1800/8000, t_кз = 0,4 с). Это означает, что для защиты сети использован автомат типа АВМ с расцепителем Ш-типа (селективный), рассчитанный на 2000 А. В него встроен расцепитель на I_н = 1500 А. Автомат начнет срабатывать при токах перегрузки I_пер = 1800 А (с выдержкой времени не менее 3 с) и токах КЗ I_кз = 8000 А с выдержкой времени, равной 0,4 с.

С учетом вышесказанного выбор аппаратов защиты производится по трем условиям на основании технических условий и каталогов на автоматы, которые сведены в табл. 4.8.

Условие 1. Номинальный ток автомата и его расцепителя не должны быть меньше расчетного тока I_м защищаемой линии или номинального тока электроприемника I_н. При этом номинальные токи расцепителей автоматических выключателей должны быть минимально возможными.

Условие 2. Для того, чтобы электроприемник или участок сети не отключался при пуске или кратковременных перегрузках (I_пуск, I_пик), аппарат защиты должен быть выбран с учетом кратковременных перегрузок в нормальном или послеаварийном режимах. Аппарат защиты для электроприемников, не имеющих пусковых токов, выбирается без учета этого условия. Это условие для различных автоматов различно и содержится в 4-м столбце табл.4.8.

Условие 3. Уставки защитных аппаратов должны быть проверены на селективность действия последовательно включенных аппаратов защиты, чтобы при каждом нарушении нормального режима отключался только поврежденный участок, но не срабатывали защитные аппараты в высших звеньях (см. 5-й столбец табл. 4.8). Проверку селективности действия защит производят по типовым время-токовым характеристикам примененных аппаратов с учетом разброса характеристик (15-25% от среднего значения) и по рассчитанным токам КЗ в защищаемой сети построением карты селективности действия защит или по соотношениям, приведенным в табл. 4.8.

Окончательную проверку делают после выбора конструкции сети, защитных аппаратов, проводников и расчета токов КЗ.

Построение карты селективности действия аппаратов защиты

В сетях напряжением до 1 кВ, как и в сетях выше 1 кВ, необходимо обеспечить селективность действия защиты. Число ступеней защиты должно быть не более трех-четырех: ответвления к ЭП, распределительному шкафу или шинопроводу и магистраль от трансформатора. Например, как показано на рис. 4.5, при повреждении одного из ЭД должен сработать его предохранитель П₄, отключив только поврежденный ЭП, при повреждении на линии должен сработать предохранитель П₃, а не П₂. Селективность в работе предохранителей будет обеспечена, если I_нвст по направлению потока энергии различаются не менее, чем на две ступени (рис. 4.6).

S _нт = 1000 кВА

I _нт = 1500 А I _{м .шр} =145 А I_нд =25 А

1,4 х I _нд = 2100 А I_{пик .шр} = 320 А I _пуск = 125 А

Обозначение аппаратов защиты на схеме	А1	А2	Пр
Технические данные: марка номинальный ток, А	Э16В 1600	А3716Ф 160	ПН2 100
Уставки срабатывания по току, А при перегрузке при КЗ	2000 7 Iн.расц	1,15 Iн.т.расц 1600	60
Уставки срабатывания по времени, с при перегрузке при КЗ	100 0,45	5 0,25
Рис. 4.7. Цепочка защит для построения карты селективности (к рис. 4.8): А1 – автомат ввода в РУ-0,4 кВ ТП 6-10/0,4 кВ; А2 – линейный автомат для защиты ШР; Пр – предохранитель; К1, К2, К3 – точки КЗ; РУ-0,4 кВ – типы подстанции; ШР – шкаф распределительный; Д – двигатель или какой нибудь другой ЭП; на цепочке также указаны максимальные расчетные и пусковые (пиковые) токи на различных участках цепочки

Для более наглядного представления о правильности действий защиты строится карта селективности. В логарифмическом масштабе по оси абсцисс откладываются токи расчетные, пиковые, пусковые и КЗ; по оси ординат – времена действия пиковых, пусковых токов и времена срабатывания защит по защитным характеристикам. Пример построения карты селективности показан на рис. 4.7, 4.8.

Пусковые характеристики небольших ЭД изображаются в виде прямоугольника (по оси абсцисс откладываются I_пуск, переходящий при t > t_пуск в I_н,

по оси ординат – время пуска). Аналогично изображаются и I_пик в линии, питающей группу ЭП (линии 1, 2, 4, 5, 7, 8 на рис. 4.8).

Перед построением карты селективности строят цепочку защит, начиная с вводного автомата на ТП до какого-либо ЭП, чаще до наиболее удаленного и мощного (рис. 4.7). На цепочке указываются все необходимые данные о токах на каждом ее участке в нормальном режиме и при КЗ, данные аппаратов защиты в этой цепочке и уставки их срабатывания. Технические данные и защитные характеристики некоторых автоматических выключателей приведены в приложении (табл. П.4.3-П.4.6) и в 3,18-20. Подбор защитных характеристик по карте селективности может привести к необходимости увеличения токов плавких вставок и уставок автоматов на высших ступенях для соблюдения селективности. При этом нужно проверить, соблюдаются ли соотношения 4.2-4.4.