Меню

Ток кз отключающая возможность выключателя

Нормирование коммутационной способности выключателей

Выбор выключателей

Под коммутационной способностью выключателя понимают eго способность отключать и включать электрические цепи при КЗ. Соответственно установлены понятия номинального тока отключения Iот.ном и номинального тока включения Iвк.ном.

Номинальный ток отключения

Тяжесть процесса отключения (в части, относящейся к току) определяется в основном действующим значением периодической составляющей отключаемого тока. Поэтому условились под номинальным током отключения понимать наибольшее допустимое действующее значение чисто симметричного тока или наибольшее допустимое значение периодической составляющей асимметричного тока к моменту τ размыкания дугогасительных контактов. Выключатель должен надежно отключать эти токи при: асимметрии β=i/(√2 Iпτ) — вплоть до номинального значения βном=iaτном/(√2 Iот.ном); напряжении сети — вплоть до наибольшего рабочего напряжения Uраб.нб; номинальных параметрах восстанавливающегося напряжения; нормированных циклах операций включения и отключения.

Действующее значение периодической составляющей тока КЗ к некоторому моменту τ определяют по огибающим кривым, как показано на рис.1.

Рис.1. Осциллограмма отключаемого тока КЗ:
АА’ и ВВ’ — огибающие кривые;
ЕЕ’ — момент размыкания дугогасительных контактов

Расчетное время τ размыкания дугогасительных контактов (в секундах), определяют как сумму собственного времени отключения выключателя tот.сб и минимального времени срабатывания релейной защиты, принимаемого равным 0.01 с:

τ=tот.сб+0,01 (1)

Собственное время отключения выключателя указывают заводы-изготовители. Его исчисляют от момента подачи команды на отключение до момента размыкания дугогасительных контактов.

Обычно номинальная асимметрия выражается в процентах:

Рис.2. Номинальная асимметрия отключаемого тока
как функция расчетного времени τ

Согласно ГОСТ 687-78 номинальная асимметрия установлена как функция времени τ (рис.2). Кривая βном(τ) представляет собой экспоненту с показателем τ/Та. Значение принято равным 0,045с, что соответствует среднему значению — в большинстве точек системы. При КЗ вблизи мощных электростанций Та>0,045с, что должно быть учтено при выборе выключателя. При τ>70мс значение βном следует считать равным нулю.

При выборе выключателя по номинальному току отключения должны быть соблюдены следующие условия:

(2)

где iaτном=√2 Iот.номβном/100 — номинальное значение апериодической составляющей тока отключения.

В левой части этих неравенств указаны номинальные параметры выключателя, в правой — соответствующие расчетные значения.

Если второе требование не выполнено, т.е. расчетное значение апериодической составляющей тока превышает номинальное значение, то в этом случае следует сопоставить условные значения полных токов отключения, а именно:

откуда

Из последнего выражения следует, что выключатель способен отключать ток КЗ при значении i, превышающем номинальное значение, при условии, что номинальный ток отключения превышает расчетный ток Iпτ в отношении

Номинальный ток включения

Под номинальным током включения понимают наибольший ток КЗ, который выключатель способен надежно включить. Заводы-изготовители определяют этот ток наибольшим действующим значением, которое установлено равным номинальному току отключения

и наибольшим мгновенным значением, которое установлено равным

Отсюда следует, что выключатель, выбранный по номинальному току отключения, способен также включить цепь с номинальным током включения. Поэтому дополнительной проверки не требуется.

Нормированные циклы операций включения и отключения

Для выключателей, предназначенных для работы с АПВ, нормированы следующие циклы:

Читайте также:  Автоматический выключатель masterpact nw25h2 2500a

1) О — tбт — ВО — 180 с — ВО;

2) О — 180 с — ВО — ВО,

где О — операция отключения КЗ; ВО — операция включения на КЗ и немедленно (без преднамеренной выдержки времени) следующая за ней операция отключения; tбт — нормированная бестоковая пауза при АПВ, значение которой для разных типов выключателей может находиться в пределах от 0,3 до 1,3 с.

Для выключателей, не предназначенных для работы с АПВ, установлен только второй цикл.

Проверка выключателя на электродинамическую и термическую стойкость

Условия электродинамической стойкости электрических аппаратов могут быть записаны следующим образом:

Для выключателей номинальные токи электродинамической стойкости установлены равными

(5)

Отсюда следует, что выключатель, выбранный по номинальному току отключения, отвечает условию электродинамической стойкости.

Условие термической стойкости выключателя может быть записано следующим образом:

I 2 тер.номtтер.ном≥B (6)

где Iтер.ном — номинальный ток термической стойкости выключателя, установленный равным Iот.ном; tтер.ном — номинальное время термической стойкости (3-4с); В — интеграл Джоуля с пределами интегрирования от нуля до tот.

Источник

Как выбрать автоматический выключатель по отключающей способности

Автоматические выключатели обеспечивают защиту подключенных к сети потребителей при возникновении короткого замыкания и в других аварийных ситуациях. Отключающая способность (ОС) автомата – важнейший параметр, который определяет сохранение функциональности при повышенных токовых нагрузках. Соответствующее значение необходимо учитывать при выборе компонентов системы электропитания.

Что такое отключающая способность автоматического выключателя

Автомат устанавливают в цепи электроснабжения. При чрезмерном увеличении потребляемой мощности происходит нагрев биметаллического элемента. На определенном уровне температуры значительное изменение его формы разрывает контакт линии проводника.

Другое защитное устройство разрывает цепь при появлении сильного тока. Кроме короткого замыкания аналогичную реакцию вызывает подключение слишком мощной реактивной нагрузки, например, сварочного аппарата. В опасной ситуации электромагнитная катушка перемещает приводной механизм выключателя.

Отключающая способность автоматического выключателя – это комплексный параметр. Он характеризует гарантированное выполнение техникой основных функций при возникновении аварийных ситуаций.

Какую ОС выбрать для автомата

Значение этого параметра указывают особой цветовой маркировкой и цифрой (кА) в нижней части лицевой панели. В прошлом веке сравнительно небольшое потребление электроэнергии отечественными домохозяйствами подразумевало возможность применения защитных устройств на 3,5 кА и менее. Однако в наши дни опытные специалисты рекомендуют выбирать автоматы следующим образом:

  • 4,5 кА – отдельные группы потребителей;
  • 6 кА – ввод квартирного электроснабжения;
  • 10 кА – отходящие линии распределителей многоквартирного дома.

Коррекции делают с учетом особенностей конкретного проекта. Увеличенная отключающая способность автоматического выключателя (АВ) пригодится при небольшом расстоянии до местной подстанции, промышленных предприятий.

Номинальная отключающая способность АВ

В действительности приходится учитывать особенности определенной аварии. Существенное влияние на развитие неблагоприятных процессов оказывает значение cos ϕ. Этот параметр определяет энергетический потенциал сочетания основных электрических параметров.

Нормируют величину тока, при которой автомат разорвет цепь и сохранит достаточную функциональность для выполнения аналогичных действий в штатном режиме. Следует подчеркнуть, что в тематических стандартах подразумевается периодическая компонента тока КЗ. Применяют следующие обозначения номиналов отключающей способности автоматического выключателя для разных групп приборов по признаку целевого назначения:

  • промышленные автоматы – Icu (предельная);
  • бытовые модели – Icn (эксплуатационная).
Читайте также:  Иэк брикс выключатель одноклавишный открытой установки

Номинальная отключающая способность автоматического выключателя – это базовый параметр, определяющий надежность защитного устройства. Технологические проверки при выполнении производственных и сертификационных испытаний выполняют с учетом скорости разрыва цепи питания по соответствующим категориям:

  • А – мгновенно;
  • В – с установленной задержкой.

Испытания выполняют по стандартной программе:

  1. моделируют КЗ с последующим выключением автомата;
  2. проверяют работоспособность;
  3. повторяют процедуру при разных значениях cos ϕ.

На завершающей стадии уточняют соответствие базовых технических параметров паспортным данным производителя.

Кроме сохранности изоляции контролируют надежность и скорость разъединения контактных групп, отсутствие механических повреждений.

Предельная коммутационная способность автоматического выключателя

Действующими стандартами установлен порядок проведения специальных испытаний. В частности, проверяют сохранение работоспособности после многократных КЗ. Следует понимать, что при совпадении векторов тока и напряжения разрыв цепи выполняется при меньшем энергетическом потенциале. В обратной ситуации (cos ϕ = 0) увеличивается риск повреждения оборудования. Если cos ϕ = 0,5, рекомендуется выбирать предельную коммутационную способность автоматического выключателя с Icu в диапазоне 6-10 кА.

Рабочая наибольшая ОС

Вероятность наиболее неблагоприятной ситуации крайне мала. Обычно при возникновении аварийных ситуаций токи КЗ значительно меньше предельной отключающей способности автоматического выключателя (Icu). Этим объясняется длительный срок службы защитных устройств в реальных эксплуатационных условиях.

Однако нельзя исключать возможность повторного возникновения КЗ через небольшой промежуток времени после включения питания. Чтобы увеличить запас по надежности, в промышленных моделях нормируют дополнительный параметр Ics. Соответствующее значение указывают в сопроводительной документации на изделие, как % от Icu по стандартной градации:

Типовыми испытаниями проверяют сохранение коммутационных способностей автоматического выключателя после 3-х циклов с разрывом цепи после КЗ. После завершения процедуры уточняют соответствие скорости отключения и других технических параметров паспортным данным производителя.

За качественный автомат известного бренда придется заплатить дороже. Однако подобные изделия создают по правилу равенства Icu и Ics (100%).

Особенности АВ, определяющих ОС

Изучение актуальных предложений рынка подтверждает заметный рост стоимости по мере увеличения отключающей способности автомата. Какую выбрать модель, станет понятно после комплексной оценки проекта.

Рассчитанное на меньший номинал устройство не выполнит свои функции. В худшей ситуации даже при разрушенном корпусе сохранится электрический контакт. Развитие аварийной ситуации провоцирует дополнительные поломки и затраты.

Конструкционные особенности

На практике применяют определение «предельной коммутационной стойкости». По этому показателю определяют устойчивость автомата к максимальным нагрузкам. Если указана одноразовая ПКС, значит защита сработает только один раз. Увеличивают ресурс техники модернизацией функциональных блоков. В частности, улучшают отвод тепла для сохранения целостности конструкции в режиме короткого замыкания и уменьшения негативного воздействия на контактные группы.

Рекомендуется обратить внимание на особенности конструкции, упрощающие монтаж и осмотр. В некоторых моделях для оперативного визуального контроля предусмотрены специальные отверстия. Обязательно следует учитывать близость трансформаторов и других потенциальных источников опасных бросков напряжения. Предельную отключающую способность автоматического выключателя выбирают с запасом.

Подключаемые нагрузки проверяют в режимах максимального потребления.

Источник



Читайте также:  Ширина одного модуля автоматического выключателя

Расчет токов короткого замыкания и выбор автоматических выключателей и предохранителей

Расчет токов короткого замыкания необходим для правиль­ного выбора и отстройки защитной аппаратуры. Ток короткого замыкания возникает при соединении токоведущих частей фаз между собой или с заземленным корпусом электроприемника в схемах с глухозаземленной нейтралью и нулевым проводом. Его величина, А, может быть определена по формуле

где Uф — фазное напряжение сети, В;

Zп — сопротивление петли фаза-нуль, Ом,

R — активное сопротивление одного провода цепи корот­кого замыкания, Ом;

X — индуктивное сопротивление, рассчитываемое по удель­ному индуктивному сопротивлению равному 0,6 Ом/км;

Zт — полное сопротивление фазной обмотки трансформа­тора на стороне низшего напряжения, Ом,

где UH, IH — номинальные напряжение и ток трансформатора;

UK% — напряжение короткого замыкания трансформатора, % от номинального.

Величины UH, lН и Uк% для соответствующего трансформа­тора приводятся в главе 5.

Выбор электрического аппарата осуществляется по его функциональному назначению, по роду напряжения и тока, ->о величине мощности.

Следует иметь в виду современную тенденцию, заклю­чающуюся в том, что при выборе между предохранителями и автоматическими выключателями, предпочтение отдается последним в силу их большей надежности, лучшей защиты от неполнофазных режимов, универсальности и т. д.

Выбор аппаратов по напряжению заключается в соответ­ствии номинального напряжения, указанного в паспорте ап­парата, и его рода (переменное, постоянное) номинальному напряжению питающей сети. При выборе аппарата по току следует учесть, что его номинальный ток должен быть не меньше рабочего тока установки.

Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели выбираются прежде всего по номинальным значениям напряжения и тока. Затем опреде­ляются токи уставки теплового и электромагнитного расцепителей.

Тепловой росцепитель автомата защищает электроуста­новку от длительной перегрузки по току. Ток уставки теплового расцепителя принимается равным на 15—20% больше рабочего тока:

где 1Р — рабочий ток электроустановки, А.

Электромагнитный расцепитель автомата защищает электроустановку от коротких замыканий. Ток уставки электромагнитного расцепителя определяется из следующих соображений: автомат не должен срабатывать от пусковых токов двигателя электроустановки Iпуск.дв., а ток срабатывания электромагнитного расцепителя IЭМР выбирается кратным току срабатывания теплового расцепителя:

где К = 4,5—10 — коэффициент кратности тока срабатывания электромагнитного расцелителя.

Выбранный автоматический выключатель проверяется по чувствительности и по отключающей способности. Автоматы с номинальным током до 100 А должны срабатывать при условии

где IО.К.З. — ток однофазного короткого замыкания.

Чувствительность автомата, имеющего только тепловой расцепитель, определяется соотношением:

Автоматы с номинальным током более 100 А должны срабатывать при

Отключающая способность автомата с электромагнитным расцепителем определяется величиной тока трехфазного короткого замыкания IТ.К.З.

Ток плавкой вставки предохранителя выбирается в соот­ветствии с выражением

Ток плавкой вставки предохранителей, используемых для защиты асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором,

где Iпуск пусковой ток двигателя, А;

β — коэффициент, зависящий от условий пуска, при сред­них условиях пуска (β = 2,5.

После несложной процедуры регистрации Вы сможете пользоваться всеми сервисами и создать свой веб-сайт.

Источник