3.4. Защитная аппаратура для сетей напряжением до 1 кВ

Основными аппаратами защиты сетей напряжением 380..660В являются предохранители с плавкими вставками и автоматические воздушные выключатели.

Предохранители применяются для защиты электроустановок от токов КЗ. Защита от перегрузок с помощью предохранителей (ПР) возможна только при условии, что защищаемые элементы установки будут выбраны с запасом по пропускной способности, превышающим примерно на 25% номинальный ток плавкой вставки.

Наиболее распространёнными ПР, применяемыми для защиты электроустановок до 1 кВ, являются:

ПР – предохранитель разборный;

НПН – насыпной предохранитель, неразборный;

ПНР-2 – предохранитель насыпной, разборный;

ПНБ-3(5) – трубчатый, с закрытым патроном, с наполнителем, быстродействующий.

Автоматические выключатели (автоматы), не обладая недостатками предохранителей, обеспечивают быструю и надёжную защиту проводов и кабелей сетей как от токов перегрузки, так и от токов КЗ. Кроме того, они используются и для управления при нечастых включениях и отключениях.

Для выполнения защитных функций автоматы (АВ) снабжаются либо только тепловыми, либо только электромагнитными расцепителями, либо комбинированными расцепителями (тепловыми и электромагнитными). Тепловые расцепители осуществляют защиту от токов перегрузки, а электромагнитные – от токов КЗ.

В зависимости от наличия механизмов, регулирующих время срабатывания расцепителей, АВ разделяются на неселективные с временем срабатывания 0,02…0,1с, селективные с регулируемой выдержкой времени и токоограничивающие с временем срабатывания не более 0,005 с.

Контактор – это аппарат дистанционного действия, предназначенный для частых включений и отключений под нагрузкой силовых электрических цепей.

Магнитный пускатель (МП) – это трёхполюсный контактор переменного тока, в который дополнительно встроены два тепловых реле, включённых последовательно в две фазы главной цепи двигателя. МП предназначены для управления (пуска, останова, реверса) 3-х фазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором мощностью до 75 кВт, а также для защиты их от перегрузки.

Автоматические выключатели на головном участке шинопровода или сети выбираются по следующим условиям.

1. Номинальное напряжение

U_ном ≥ U_{ном.уст} ,

где U_{ном.уст} – номинальное напряжение установки.

2. Номинальный ток расцепителя

I_ном ≥ I_р.ф ≥ I_p.max ,

где I_p.max – рабочий максимальный ток; I_р.ф – расчётный ток форсированного (послеаварийного) режима.

3. Номинальный ток автоматического выключателя

I_ном.ав ≥ I_ном.

4. Ток срабатывания расцепителя:

а) выбор тока срабатывания по пиковому току

I_сраб ≥ 1,25I_пик,

где I_пик – кратковременный пиковый ток в линии при пуске двигателя. Для автоматов А3100 I_сраб ≥ 1,5I_пик.

I_пик = I_{пуск.нб} + (I_р.max – k_и*I_н.дв.max)

б) проверка тока срабатывания расцепителя на отключение тока однофазного КЗ

- для сетей в не взрыво- и не пожароопасных помещениях для автомата, имеющего обратно зависимую характеристику

I⁽¹⁾_кз ≥ 3I_сраб,

для автомата, имеющего только электромагнитный расцепитель

I⁽¹⁾_кз ≥ 1,1I_сраб

5. Отключающая способность выключателя

I⁽³⁾_кз ≥ I_откл,

где I_откл – предельный ток, отключаемый автоматом; I⁽³⁾_кз – ток трёхфазного КЗ.

6. Динамическая стойкость токам трёхфазного КЗ

i_дин ≥ i⁽³⁾_уд

где i_дин – ток электродинамической стойкости; i⁽³⁾_уд – ударный ток трёхфазного КЗ.

При выборе АВ используется их защитная (времятоковая) характеристика. По типовым времятоковым характеристикам АВ определяется выдержка времени теплового расцепителя при расчётных нагрузках и продолжительность кратковременных перегрузок.

АВ, имеющие только электромагнитные элементы мгновенного действия (отсечку) выбирают по току КЗ в конце защищаемого участка с таким расчётом, чтобы расчётный (минимальный) ток КЗ был, по крайней мере, в три раза больше тока срабатывания АВ.

Предохранители выбираются по следующим условиям:

1. Номинальное напряжение

U_ном ≥ U_{ном.уст}

2. Номинальный ток плавкой вставки I_{ном.вст} выбирается по двум условиям:

- по длительному максимальному току линии I_p.max

I_{ном.вст} ≥ I_p.max

- по пусковому I_пуск (или пиковому I_пик) току

а) при защите ответвления, идущего к одиночному двигателю с нечастыми пусками и длительностью пускового периода не более 2,5 с

I_{ном.вст} ≥ (I_пуск/2,5)

б) при защите ответвления, идущего к одиночному двигателю с частыми пусками и большой длительностью пускового периода

I_{ном.вст} ≥ (I_пуск/1,6)

в) при защите линии, питающей силовую или смешанную нагрузку

I_{ном.вст} ≥ (I_пик/2,5)

3. Номинальный ток предохранителя

I_ном.пр ≥ I_{ном.вст}

Если в сети установлено несколько последовательно включённых предохранителей, то при коротком замыкании в какой-либо точке сети перегорать должен ближайший к точке короткого замыкания предохранитель. Для получения селективного действия большинства типов предохранителей напряжением до 1 кВ необходимо выбирать плавкие вставки с номинальными токами, отличающимися не менее, чем на две ступени.

Плавкие предохранители широко применяются для защиты силовых трансформаторов мощностью до 2500 кВА при напряжении 10 кВ, ЭД, распределительных сетей и измерительных ТН.