Выбор аппаратов защиты в сетях 0,4кВ

1.

Выбор аппаратов защиты в сетях
0,4кВ
1

2.

Измерение сопротивления петли «фаза-нуль»
и определение токов короткого замыкания.
Для контроля заземляющих устройств и правильного выбора номинальных
токов плавких вставок или автоматического выключателя на ВЛ 0,4 кВ
проводят измерения полного сопротивления петли «фаза-нуль». Измерение
производится:
- перед вводом в эксплуатацию ВЛ;
- при подключении новых потребителей и выполнении работ, вызывающих
изменение сопротивления цепи, но не реже 1 раза в 6 лет.
Измерение прибором MZC - 300
Служба
диагностики
использует
для
измерения
петли
«фаза-ноль»
электроизмерительный прибор MZC-300 от фирмы Sonel, который работает по методу
падения напряжения на нагрузочном сопротивлении. Этот метод рекомендуется к
использованию ГОСТом 50571.16-99. Преимущество прибора: прибор показывает
сразу значения тока замыкания на землю и полное сопротивление петли «фаза-нуль».

3.

Измерение сопротивления петли «фаза-нуль»
и определение токов короткого замыкания.
Измерение в рабочей цепи А (L1) - N
Измерение в защитной цепи А (L1) - PE

4.

Определение сопротивления петли фаза-ноль и токов
однофазного короткого замыкания расчетным методом.
Ток однофазного короткого замыкания можно определить по формуле:
I к.з. =
где: U ф
Zт
Z п.т.уд.
L
-
Uô
ZT
+ Zï .ò.óä * L
3
, À
фазное напряжение,В;
полное сопротивление трансформатора, Ом (табл.1);
полное удельное сопротивление цепи фаза-нуль ( табл. 2).
длина ВЛ-0,4 кВ, км.
Таблица 1
Мощность
трансформатора,
кВА
25
40
63
100
160
250
400
630
Номинальное
напряжение
обмотки ВН, кВ
6-10
6-10
6-10
6-10
6-10
6-10
6-10
6-10
Z т, Ом, при схеме
соединения
обмоток Y/Yн
3.11
1.95
1,24
0,79
0,49
0,31
0,195
0,13
Полное удельное сопротивление алюминиевых проводов (Zп.т.уд.) цепи фаза-нуль
четырехпроводной воздушной линии 0,4кВ с учетом внешнего индуктивного сопротивления
«фазный проводник- нулевой защитный проводник » приведено в таблице 2.

5.

Определение сопротивления петли фаза-ноль и токов
однофазного короткого замыкания расчетным методом.
Значение Z п.т. уд., ом/км, при нулевом проводе
Фазный
провод
А-16
А-25
А-35
А-50
А-70
А-95
А-120
Расст.
фазануль, м
0,4
1
2
0,4
1
2
0,4
1
2
0,4
1
2
0,4
1
2
0,4
1
2
0,4
1
2
А-16
А-25
4,86
4,87
4,88
4,01
4,04
4,05
3,59
3,62
3,63
3,18
3,21
3,23
2,76
2,79
2,81
А-35
2,53
2,57
2,59
2,01
2,05
2.08
1,78
1.82
1,86
А-50
1.69
1.73
1.77
1.47
1,53
1.58
1.35
1.40
1.45
Таблица 2
А-70
А-95
А-120
1,28
1.34
1.39
1,15
1,21
1.27
1.08
1,14
1,20
1.02
1.09
1.15
0,95
1,03
1,09
0,85
0,93
1,00

6.

Выбор аппаратов защиты.
В качестве аппаратов защиты применяются плавкие предохранители или автоматические
воздушные выключатели с встроенными тепловыми ( для защиты от перегрузок) и
электромагнитными (для защиты от токов короткого замыкания) реле.
Предохранитель - это коммутационный аппарат, предназначенный для отключения защитной
цепи разрушением специально предусмотренных для этого токоведущих частей под действием тока,
превышающего определенное значение. В большинстве предохранителей отключение
цепи
происходит за счет расплавления плавкой вставки, которая нагревается протекающим через нее током
защищаемой цепи. После отключения цепи необходимо заменить перегоревшую вставку на
исправную (стандартную). Если таких нет, их можно временно заменить заранее подготовленными
проволочками, расчитанными на определенный ток (таблица 3).
При выборе аппаратов защиты необходимо руководствоваться следующими требованиями:
1) электрические сети должны иметь защиту от токов К.З., обеспечивающую по возможности
наименьшее время отключения и селективность;
2) для обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых
защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой
защитный проводник возникал ток КЗ, превышающий не менее чем:
- в 3 раза номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя;
- не менее чем в 5 раз номинальный ток автоматического выключателя (из опыта).

7.

Выбор аппаратов защиты.
В системе TN время автоматического отключения питания не должно превышать значений,
указанных в таблице 4.
Таблица 3
Таблица 4
Номинальный
ток патрона, А
15
60
100
200
350
Номинальный
ток плавкой
вставки, А
Диаметр
проволоки,
мм
Число
параллельно
включенных
проволок
6
10
15
20
25
35
45
60
80
100
125
160
200
300
350
0,25
0,35
0,45
0,55
0,60
0,75
0,9
1,0
0,8
1,0
1,1
0,9
1,15
1,2
1,3
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
3
3
4
4
Номинальное
фазное
напряжение, В
Время
отключения, с
127
220
380
Более 380
0,8
0,4
0,2
0,1
Полная проводимость нулевого защитного
проводника во всех случаях должна быть не
менее 50% проводимости фазного проводника.
Если данные требования не удовлетворяются в
отношении значения тока замыкания на корпус
или на нулевой защитный проводник, то
отключение при этих замыканиях должно
обеспечиваться при помощи специальных защит.

8. Выбор автоматического выключателя

Выбор предельного тока короткого замыкания автомата
Первым шагом при выборе автомата будет выбор предельного тока короткого
замыкания, то есть максимального тока, при котором автоматический
выключатель сможет сработать и разомкнуть цепь. Выбор не особенно велик
среди 4,5кА, 6кА и 10кА автоматов. Основным соображением при выборе
является теоретическая возможность возникновения тока КЗ с силой до 6000
или 10000 ампер. Если такие токи не могут возникнуть при коротком
замыкании, то вполне достаточно 4,5кА автомата, если есть вероятность
(например электрощит находится недалеко от подстанции) появления тока
около 4,5кА, то стоит выбрать 6кА автомат, а уж если и этого недостаточно, то
остается самый высокий показатель ПКС (среди модульных автоматических
выключателей) 10кА.
Выбор тока автомата
Следующим шагом выбора автомата будет определение необходимого
значения номинального значения рабочего тока автоматического
выключателя, который можно выбрать по мощности предполагаемой к
подключению к защищаемой электропроводки или по допустимому току,
который сможет выдержать (зависит от сечения провода, материала
провода и способа прокладки) в нормальном режиме. Определенный,
таким образом рабочий ток будет вторым параметром автомата.

9. Выбор автоматического выключателя

Выбор полюсности автомата
Выбор количества полюсов автоматического выключателя является пожалуй самым простым. Количество
полюсов автомата зависит от того, как будет автомат применяться. Для защиты проводки идущей из
электрощита на розеточные цепи и цепи освещения выбирают однополюсный автомат, для защиты всей
проводки в квартире или доме, применяют двухполюсный в случае однофазного питания и
четырехполюсный в случае трехфазного электропитания. Для защиты трехфазной проводки и нагрузки
применяют трехполюсные, для трехпроводного питания и проводки, и четырехполюсные, для защиты
четырехпроводного питания и проводки автоматические выключатели.

10. Выбор автоматического выключателя

Выбор характеристики автоматического выключателя
Заключительным шагом в выборе автоматического выключателя
является определение нужной для реализации защиты
характеристики автомата, отвечающей за скорость отключения
автомата в зависимости от отношения тока, протекающего по
цепи и номинала автомата. Применение автоматического
выключателя для бытовых нужд, в качестве защитного
устройства электропроводки квартиры или дома предполалает
использования автомата с характеристикой B отключающегося
при 3-5 кратном превышении рабочего тока или автомата c
характеристикой C отключающегося при 5-10 кратном
превышении номинального тока. (под превышением тока
подразумевается продолжительное протекание тока, измеряемое в
секундах и более, так как при кратковременных увеличениях
тока, измеряемых в долях секунды, автоматический выключатель
не отключится при указанных превышениях номинального
значения, так как даже достаточно большие токи, но такой
короткой продолжительности не смогут вызвать перегрева и
разрушения проводки, которую автомат и защищает). В случае
применения автоматического выключателя для защиты цепей,
питающих промышленные потребители электроэнергии, такие
как электродвигатели и другие устройства, обладающие
большими пусковыми токами, во много раз превышающих
рабочий ток используются автоматические выключатели с
характеристикой D, отключающегося при 10-14 кратном
превышении номинального тока.

11. Выбор автомата по току

Выбор номинала автомата по току осуществляется на основании
известного значения максимального расчетного рабочего тока, на
который рассчитана защищаемая электропроводка. Значение номинала
автомата подбирается таким образом, что бы значение рабочего тока,
допускаемое автоматическим выключателем не превышало расчетного
значения тока, допускаемого для защищаемой электропроводки. Выбор
номинала автоматического выключателя по току можно так же
определить как подбор автомата по току. На графике представлена
линейка автоматов до 63 Ампер, номиналы которых указаны по
горизонтальной шкале, по вертикальной указан ток в цепи. Для каждого
из номиналов автомата цветом выделено две области, зеленая, это та
область рабочих токов, для которой автомат предназначен, и желтая
область, в которой автомат этого токового номинала будет нормально
работать, но основной его защитной функцией будет защита от
короткого замыкания, так как значение силы рабочего тока находится
достаточно далеко от номинального значения силы тока автомата. В
случае попадания рассчетной силы тока в желтую область
предпрочтителен выбор того номинала автомата, где рассчетный ток
попадает в рабочую, зеленую область. Прилагаемая к графику таблица
выбора автоматов позволяет подобрать соответствующий току в цепи
однополюсный автоматический выключатель одной из время-токовых
характеристик, перейдя на который, можно выбрать автомат с
соответствующим количеством полюсов. Эту же таблицу можно
воспринимать как таблицу номиналов автоматов, так как данная таблица
содержит номиналы автоматов рассматриваемой серии.

12. Время-токовые характеристики автоматических выключателей

Время-токовая характеристика автоматического выключателя определяет время
срабатывания автомата в зависимости от времени и силы протекающего через
автомат тока. Приведенный график время-токовой характеристики показывает как
автомат 16-и амперный с характеристикой C сработает при протекании токов на
протяжении разного времени. График время-токовой характеристики учитывает, что
автомат включает в себя два расцепителя, тепловой и электромагнитный и
показывает, как автоматический выключатель реагирует на разные токи, то есть с
какой скоростью автомат отключается в зависимости от протекающего по нему тока.
На приведенном, в качестве примера, изображении графика время-токовой
характеристики C автоматического выключателя 16-и амперного, по вертикальной
оси указано время в секундах, по горизонтальной, сила тока именно 16-и амперного
автомата, что отличается от обычных характеристических графиков, на которых
указывается значение приведенного тока в единицах номинального тока автомата. На
графике можно выделить две основные зоны, это зона срабатывания автомата,
находящаяся между двумя линиями графиков и остальная зона графика, там где
автомат или еще не сработал (слева от левой линии графика) и где уже сработал
(справа от правой линии графика). То, что автомат срабатывает не при каком-то
именно значении тока, а в диапазоне токов обуславливается аналоговыми
принципами действия обоих расцепителей, что создает технические сложности для
точной настройки автомата, кроме того нормативы, регламентирующие срабатывание
автоматических выключателей допускают такой разброс по времени и току
срабатывания. Основные задачи защиты, реализуемые расцепителями - разные:
- тепловой расцепитель защищает сеть от продолжительного, но относительно
небольшого превышения допустимого тока;
- электромагнитный расцепитель защищает сеть от токов короткого замыкания,
характеризуемых большой скоростью нарастания и очень большими (тысячи Ампер)
значениями.

13. Характеристическая кривая теплового расцепителя автомата

На приведенном изображении выделена зона срабатывания
теплового расцепителя, которая указана желтой стрелкой. В
указанном диапазоне токов, то есть от нуля и до 80-160 Ампер
(это как раз диапазон срабатывания от пятикратного до
десятикратного превышения номинального тока автомата)
работает в основном тепловой расцепитель. На графике видно,
что при токе равном 16 Амперам, автомат C16 должен
отключиться за время 2000 секунд и более, то есть защитное
срабатывание автомата произойдет более чем через полчаса
протекания тока с силой равной номиналу автомата. По мере
увеличения силы тока, время срабатывания уменьшается и
становится быстрым, то есть автомат гарантированно
отключается за время менее 10 секунд при десятикратном
превышении номинального тока. Здесь стоит отметить, что это
не гарантированное отключение, на самом деле автомат может
отключиться и раньше, например, при токе 80 Ампер, время
отключения автомата составит от 0,02 до 20 секунд. Так же
можно сказать, что за 1 секунду автомат может выключиться
при любом токе в диапазоне от 80 до 160 Ампер.

14. Характеристическая кривая электромагнитного расцепителя автомата

Красной стрелкой на графике время токовой характеристики
обозначена
зона
приоритетного
срабатывания
электромагнитного расцепителя, условно начинающаяся для
характеристики C с 120 Ампер. Наличие электромагнитного
расцепителя в автомате обусловлено его большой скоростью
срабатывыния, что позволяет отключить сверхток за время
меньшее чем 0,02 секунды. В качестве примера можно сказать,
что при коротком замыкании в цепи защищаемой автоматом и
возникновении тока равного 320 Амперам, время отключения
автомата будет находиться в диапазоне от 0,0075 до 0,0170
секунды, что позволит снять с аварийной цепи питание и
защитить сам автомат, электропроводку и закоротивший
электроприбор от возгорания и полного разрушения.

15.

16.

Пример выбора аппарата защиты в сетях 0,4кВ
Проблема выбора автомата из-за протяженности линии или большой величины нагрузки.

17.

Пример выбора аппарата защиты в сетях 0,4кВ
Вариант решения проблемы №1: уменьшение длины линии, сокращение нагрузки.

18.

Пример выбора аппарата защиты в сетях 0,4кВ
Вариант решения проблемы №2: увеличение сечения проводов ЛЭП, секционирование линии.

19.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ