цим збільшити час їх згорання, що поліпшить можливості узгодження із запобіжником захисту на стороні 6—10 кВ. Для спрощення обчислень раніше приведені рівняння перетворюються таким чином:

= = ;

= = = ;

= , (28)

Приклад 9. Підібрати вставки до приклада 8 по дійсних струмах з врахуванням опору мережі.

Рішення. Задаючись опором мережі рівним 0; 0.1 ; 0.3 ; 0.5 ; ;визначаємо по рівнянню (27) , а по рівняннях (28) і (29) - . Побудовою на мал. 9 підбираємо вставки і визначаєм час їх згорання (таблиця. 7).

З таблиці робимо наступні виводи:

1. номінальний струм вставок обмежений існуючою шкалою вставок — до 100 А. Отже теоретично можливе збільшення номінального струму вставок практично нездійсненно;

2. при значному збільшенні доводиться враховувати і чутливість вставок: по ГОСТ вставки згорають за час менше 1 ч, починаючи з кратності струму 1,6. Доводиться зменшувати номінальний струм вставок, тому що при малих кратностях струму КЗ час їх згорання значно перевищує ;

3. для великих трансформаторів дійсний час не повинен перевищувати 5( ), що обмежує вибір вставок;

4. практичні результати від обліку дійсного значення невеликі: для більшості випадків значення виявляється недостатнім для забезпечення селективності з релейним захистом на стороні 6—10 кВ, виконуваною за звичайними схемами, навіть без врахування розкиду характеристик вставок;

5. для селективного захисту трансформаторів плавкими вставками необхідно виробляти ретельні розрахунки і застосовувати спеціальні схеми релейного захисту (див.нижче). Проведений аналіз плавких запобіжників дозволяє зробити наступні висновки.

Основною перевагою плавких запобіжників є простота їх конструкції, мала вартість і можливість обслуговування персоналом невисокої кваліфікації. При ретельному розрахунку можна отримати задовільний захист ділянок мереж і електроустаткування від перевантаження і КЗ в простих випадках при невисоких вимогах до селективності.

Існуючі конструкції запобіжників мають серйьозні недоліки, що обмежують сферу їх застосування. Основні з них наступні:

1. однократність дії — після спрацьовування запобіжника необхідно замінити вставку;

2. в умовах експлуатації часто замість вставок, що калібруються, встановлюють вставки, що випадково виявилися під рукою, на інші струми і просто шматки дроту. Звичайно, при цьому порушуються всі вимоги до захисту;

3. форма захисних характеристичних вставок невдала, особливо для захисту трансформаторів. Характеристика має великі розкиди, для запобіжників низької напруги розкиди навіть не нормовані, для багатьох конструкцій запобіжників немає офіційних характеристик. Методи калібрування вставок недосконалі.

У багатьох випадках неможливо забезпечити необхідну селективність і чутливість.

6. Захист автоматичними вимикачами мереж до 1 кВ

Відмічені вище недоліки запобіжників зумовили широке вживання автоматичних вимикачів для захисту мереж напругою нижче 1 кВ. Автоматичні вимикачі, або автомати, випускаються одно-, двух- і триполюсними, постійного і змінного струмів на номінальні струми до декількох тисяч ампер.

Як елементи захисту в автоматах застосовуються миттєві електромагнітні реле, електромагнітні реле з витримкою часу і теплові реле. Електромагнітні реле мають органи витримки часу механічні за допомогою годинникових механізмів, пневматичні і гідравлічні. Звичайне реле захисту називаються розчіплювачами. По конструкції вони є первинними реле прямої дії, що діють безпосередньо на механізм розчіплення автомата. Більшість автоматів виконуються з ручним приводом; автомати на великі струми мають електромагнітні або електрорухові приводи і дистанційне керування. Основні дані деяких поширених невеликих автоматів приведені в таблицях П13, а їх захисні характеристики — на мал. П14.1 — П14.7.

Основна сфера застосування автоматів — захист від перевантаження і КЗ внутрішньої проводки і електродвигунів. Спроби застосувати автомати для защит повітряних ліній виявилися невдалими.

Вибір автоматів по номінальній напрузі, номінальному струму, максимальному допустимому струму КЗ виробляється за звичайними умовами, як для будь-якої комутаційної апаратури. Слід розрізняти номінальний струм самого автомата — його контактів і інших токоведущих частин — і номінальний струм вбудованого в нього розчіплювача. Для більшості автоматів на один і той же номінальний струм можлива установка розчіплювачів на менші номінальні струми.

Автомати можуть бути миттєві, із залежною і незалежною від струму витримкою часу і комбіновані. Автомати з миттєвими електромагнітними розчіплювачами мають дуже малий час спрацьовування — приблизно 0,01 — 0,035 с. З такими розчіплювачами виконати захист, селективний з нижчестоячими автоматами, неможливо, і вони можуть застосовуватися лише для захисту кінцевого елементу мережі, найбільш віддаленого від джерела живлення.

Автомати з електромагнітними розчіплювачами і незалежною витримкою часу, наприклад типа А4100, мають два уставки за часом, що забезпечують селективність з нижчестоячими миттєвими автоматами і запобіжниками.

Розкид по струму спрацьовування миттєвих і з незалежною характеристикою електромагнітних розчіплювачів дуже великий, до ±(15÷30)%, що необхідно враховувати при розрахунку уставок.

Автомати з тепловими розчіплювачами мають дуже великі розкиди за часом і струму спрацьовування, особливо залежно від навколишньої температури.

Сфера застосування автоматів сильно обмежується допустимою для них навколишньою температурою, особливо для автоматів з тепловими розчіплювачами. Більшість таких автоматів придатна для роботи лише при позитивних температурах, при низькій навколишній температури теплові розчіплювачі згорають раніше, ніж встигають спрацювати. Тому в багатьох автоматах миттєві електромагнітні розчіплювачі служать не лише для захисту елементів мережі, але і для захисту своїх теплових розчіплювачів.

Чутливість автоматів визначається по ПУЕ.

Для захисту мереж із заземленим нулем від однофазних КЗ чутливість автоматів із залежною від струму характеристикою має бути не менше 3.

Чутливість автоматів, що мають лише миттєві розчіплювачі, при однофазних КЗ має бути не менше 1,1с обліком максимального розкиду по струму спрацьовування. Якщо заводських даних по розкиду струму спрацьовування немає, то чутливість, визначена по номінальних параметрах, має бути не менше 1,4 для автоматів з номінальним струмом до 100 А і не менше 1,25 для інших.

Для захисту мереж з ізольованою нейтраллю по ПУЕ чутливість автоматів має бути не нижче 1,25 при двофазному КЗ.

Приклад 10. Струм однофазного КЗ в кінці лінії 0,4 кВ рівний 100 А. Подобрать автомати для захисту цієї лінії.

Рішення, а) Автомат має розчіплювач із залежною характеристикой, без відсічення (миттєвого розчіплювача). По ПУЕ струм спрацьовування такого автомата має бути в 3 рази менше струму однофазного КЗ.

=

По таблиці. П13.1 автомати лише із залежним розчіплювачем випускаються типів: АБ25 — однополюсний з тепловим розчіплювачем на 25 А, А3160 — триполюсний з розчіплювачем на 30 А; обидва автомати задовольняють вимозі чутливості і можуть буть установлени, якщо тривалий струм навантаження менше струму спрацьовування їх розчіплювача.

б) Автомат має миттєвий електромагнітний розчіплювач. Перевіряємо можливість вживання автомата A3110 з розкидом по струму спрацьовування ±30 % і . Струм спрацьовування миттєвого розчіплювача по ПУЕ:

=65A,

де 1,1 — коефіцієнт чутливості; 1,3 — коефіцієнт, що враховує розкид по струму спрацьовування (таблиця. П13.1).

Струм спрацювання миттєвого розчіплювача автомата A3110 равен ; мінімальный . Отже, підібрать автомат A3110 з расщеплювачем на неможливо.

Тому перевіряємо автомат АК-50-ЗМ, що має дорівнювати (з врахуванням розкиду). Номінальний струм розчіплювача має бути не більш

Найближчий автомат по таблиці. П 13.1 має

=15А і

Перевіряємо можливість вживання однополюсного автомата А63, в якого мінімальний , з врахуванням розкиду. Номінальний струм спрацьовування розчіплювача цього автомата має бути не більш = 60,5 А. Но випускаються ці автомати на струми не більше 25 А.

Таким чином, по умові чутливості можуть бути застосовані автомати із залежною характеристикою: однополюсний АБ25 на 25 А і А3160 на 30 А. Автомати з миттєвим розчіплювачем можуть бути прийняті АК50 на 15 А — триполюсний і А63 на 25 А —однополюсний. Подальший вибір автоматів повинен вироблятися за іншими умовами: по тривалому струму навантаження, числу полюсів, навколишній температурі в місці його установки.

Автомати АБ25 і A3160 мають теплові розчіплювачі і призначені для навколишньої температури від — 15 до +40°С для АБ25 і + 5÷ + 40 °С для A3160. Автомати АК50 і А63 допускається використовувати при навколишній температурі — 40÷ + 40 °С.

Для захисту мереж від перевантаження допустиме струмове навантаження має бути не менше 1,25 миттєвого електромагнітного розчіплювача для дротів з гумовою і аналогічною ізоляцією, що прокладаються у внутрішніх приміщеннях. Виключенням є невибухонебезпечні виробничі приміщення, де допустиме для дротів навантаження має бути рівна розчіплювача. Для кабелів з паперовою ізоляцією допустиме навантаження рівне миттєвого розчіплювача.

Якщо розчіплювач має нерегульовану, залежну відтоку характеристику, то допустиме навантаження для будь-яких дротів рівне розчіплювача.

Якщо автомат має регульовану, залежну від струму характеристику, то допустиме навантаження на провідники знижується: для дротів з горючою гумовою ізоляцією до розчіплювача і до 0,8 для кабелів з паперовою ізоляцією.

Останні умови для захисту мереж автоматами такі ж, як і для захисту мереж запобіжниками.

Більшість розподільних повітряних мереж 0,4 кВ харчується від трансформаторів, встановлених на щоглових підстанціях; незначне число ліній харчується від закритих, неопалювальних підстанцій.

Для установки в таких умовах необхідні автомати, придатні для роботи при низьких температурах, приблизно — 30 °С, в умовах високої вологості, що доходить до випадання роси і інею. По умові узгодження з автоматами і запобіжниками споживачів, що мають залежні від струму характеристики, для захисту ліній потрібні також автомати із залежною характеристикою. Для настроєння від пускових струмів і струмів самозапуска двигунів споживачів і зменшення часу відключення КЗ потрібні автомати з комбінованою характеристикою — залежною і незалежною, з витримкою часу. Для підвищення чутливості до однофазних КЗ потрібні автомати з розчіплювачами в нульовому дроті.

Спроба застосувати автомати A3100 і подібні до них для захисту повітряних мереж 0,4 кВ виявилися невдалими: теплові розчіплювачі відмовляють в роботі зимою, їх миттєві розчіплювачі неселективні із запобіжниками і автоматами споживачів: зона їх дії дуже мала; теплові розчіплювачі калібруються заводом в трифазному режимі, тому при однофазних КЗ вони значно загрубляются; загрубляются теплові розчіплювачі і при негативних температурах.

Так, теплового розчіплювача автомата A3100 при однофазних КЗ збільшується на 25 — 30 % в порівнянні з трифазним режимом; на кожних 10 °С зменшення навколишньої температури від 25 °С номінальний струм спрацьовування теплового розчіплювача збільшується на 10 %.

ГЛАВА ДРУГА

Релейний захист