13.2 Защита электрических сетей и установок автоматическими выключателями; их выбор.

В одном выключателе могут применяться один или несколько типов токовых расцепителей и, дополнительно к ним, расцепитель минимального напряжения, независимый расцепитель и электромагнит включения.

Расцепители тока утечки применяют для быстрого отключения участков сети, в которых из-за нарушения изоляции или прикосновения людей к проводникам возник ток утечки на землю. При этом ток уставки расцепителя выбирают в пределах от 10 до 30 А, а время в зависимости от напряжения сети в пределах от 10 до 100 мс. Защиту от токов утечки считают в настоящее время наиболее эффективной защитной мерой от поражения людей электрическим током.

Расцепители минимального напряжения применяют в целях отключения источников питания при прекращении ими питании сети (перед АВР), а также в целях отключения электроприемников, самозапуск которых при автоматическом восстановлении питания нежелателен. Напряжение срабатывания расцепителя выбирают в пределах от 0,8 до 0,9 U_Н, время срабатывания – в соответствии с требованиями систем автоматического восстановления питания сети.

Независимые расцепители применяют для местного дистанционного и автоматического отключения АВ при срабатывании внешних защитных устройств.

Расцепители обратного тока или обратной мощности применяют для защиты генераторов, работающих на электрическую систему от выпадения из синхронизма (для синхронных генераторов и асинхронных генераторов).

Выбор АВ для защиты электродвигателя.

1. номинальное напряжение - U_Н.АВ  U_С;

2. номинальное ток - I_Н.АВ  I_ДВ;

3. ток срабатывание перегрузки - I_СП  I_ДВ(К_Н /К_В),

где К_Н – коэффициент надежность,

К_В – коэффициент возврата в исходное состояние при пуске или самозапуске двигателя;

I_СП  (1,2–1,4)I_ДВ;

4. время срабатывания - t_СП  (1,5–2)t_ПУСК;

5. ток срабатывания отсечки - I_СО  К_НI_ДВК_ПУСК = К_НI_ПУСК;

6. предельная коммутационная способность - I_ПКС  i_УД;

i_ДИН  i_УД;

7. проверка чувствительности – (I⁽¹⁾_К/ I_СО)  1,1К_{РАЗБРОСА} = 1,4.

Выбор АВ для защиты узла нагрузки.

1. номинальное напряжение - U_Н.АВ  U_С;

2. номинальное ток - I_Н.АВ  I_РАСЧ;

3. ток срабатывание перегрузки - I_СП  I_ДВ(К_Н /К_В), I_СП  (1,2–1,4)I_ДВ;

4. время срабатывания - t_СП  (1,5–2)t_ПУСК;

5. ток срабатывания отсечки - I_СО  К_НI_{РАБ.МАКС},

где I_{РАБ.МАКС} = 1,7I_НОМ.ТР – максимальный рабочий ток с учетом перегрузки тр-ра;

I_СО  К_НI_ПИК;

6. I_СО  К_СI_{СО.ОТХ.ЛИНИИ},где К_С =1,5 – коэффициент согласования;

8. предельная коммутационная способность - I_ПКС  i_УД;

i_ДИН  i_УД;

9. проверка чувствительности – (I⁽¹⁾_К/ I_СО)  1,1К_{РАЗБРОСА} = 1,4;

Если отсечка не чувствительна к минимальным токам к.з. тогда допустимо возложить эту ответственность на защиту от перегрузок:

(I⁽¹⁾_К/ I_СП)  3

15.2 Изолированная и компенсированная нейтраль электрических сетей напряжением 3÷35 кВ. Преимущества и недостатки.

Работа электрических сетей напряжением 2 - 35 кВ может предусматриваться как с изолированной нейтралью, так и с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор.

Изолированная нейтраль – нейтраль (N), не имеющая связи с землёй, либо соединённая с землёй через весьма большое сопротивление, например, резонансный реактор.

Если происходит замыкание одной фазы на землю, то потенциал этой фазы относительно земли будет 0. При этом ёмкостная проводимость этой фазы шунтируется рассматриваемым замыканием. Поэтому ёмкостный ток I_CA справа от места к.з. = 0. Если пренебречь очень малыми токами, то в N появляется ток смещения нейтрали I_CO=-I_CA. Этот ток распределяется м/д неповрежд. фазами и возникают новые токи I’_CB и I’_CC.

I’_CA=I_CA-I_CO=0;I’_CB=I_CB-I_CA;I’_CC=I_CC-I_CA;I’_CB=√3I_CB;I’_CC=√3I_CC;I_З=-(√3I_CB+√3I_CC)=3I_CA.

Как видно из диаграммы напряжения неповрежд. фаз стали линейны, а на N появился потенциал, т.н. «смещение нейтрали». В сетях с изолир. N замыкание одной из фаз не является коротким, а ток – «ёмкостный ток». Поскольку U на неповрежд. фазах ↑√3 раз, то изоляция должна быть рассчитана на линейное напряжение.

Замыкание носит дуговой характер, возн. перемежающиеся дуги, которые приводят к перенапряжениям. При этом в неповрежд. фазах U может ↑ до 3,2U_Ф, а в поврежд. фазе – до 2,2 U_Ф. всё это приводит к перерастанию однофазного к.з. в 2-х или 3-хфазные.Чтобы избежать таких последствий в сетях с изолир. N устан. резонансные реакторы.

(+): 1) при однофазном к.з. питание потребителей не прекращается, причём такая работа допустима до 2 ч;

2) факт возникновения к.з. можно установить с помощью тр-ра напр-я с разомкнутым Δ.

В сетях с изолир. N релейная защита вып-ся в 2-хфазном исполнении. ЗУ имеет большое сопротивление:

(-): 1) изоляция должна быть рассч. на линейное U;

2) возможны перенапряжения, но для борьбы с ними вып-ся ОПН.

Компенсация емкостного тока замыкания на землю должна применяться при значениях этого тока в нормальных режимах:

в сетях напряжением 3 - 20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры

на воздушных линиях электропередачи, и во всех сетях U 35 кВ - более 10 А;

в сетях, не имеющих железобетонных и металлических опор на воздушных линиях электропередачи:

более 30 А при напряжении 3 - 6 кВ;

более 20 А при напряжении 10 кВ;

более 15 А при напряжении 15 - 20 кВ;

в схемах ген. напряжения 6 - 20 кВ блоков генератор - трансформатор - более 5 А.

При токах замыкания на землю более 50 А рекомендуется применение не менее двух заземляющих реакторов.

Настроить реактор можно так, чтобы инд-ть G была равна ёмкости сети. В случае одноф. к.з. в такой сети возникает ток, который определяется I_C=U_P/x_P. Если реактор настроить в резонанс с ёмк. токами, то ток к.з. = току реактора I_З=I_L, причём условием резонанса является . В случае настройки р-ра в резонанс происходит почти полная компенсация ёмкостных токов, тем самым искл. возможность устойчивой дуги. Желательно иметь расстройку реактора не более -+5%, причём смещение должно быть в сторону индуктивности.

(-): 1) доп. кап. затраты;

2) необходимость пост. наблюдения;

3) U на неповр. фазах при замыкании на землю носит такой же хар-р, что и в сетях с изолированной нейтралью.