CC BY
89
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ Обмен опытом ™ 3
ОБМЕН ОПЫТОМ
Проектирование электроустановок жилых и общественных зданий
На курсах по проектированию систем электроснабжения жилых и общественных зданий, в НОУВПО "МИЭЭ" обучаются как начинающие проектанты, так и специалисты, уже имеющие опыт работы. Важным аспектом проектирования систем электроснабжения являеются выбор оборудования для защиты электрических сетей от аварий и организация согласованной работы этого оборудования. Тем не менее, у слушателей этот материал вызывает множество вопросов, и в связи с временными ограничениями не все удается рассмотреть на занятиях. В этой статье представлены методы организации селективной работы аппаратов защиты.
Токовая селективность достигается в результате разницы уставок мгновенных расцепителей или небольшой временной задержки. Для практической реализации метода необходим автоматический выключатель с электромагнитным расцепителем. Этот метод применяется только для защиты от токов короткого замыкания и ведет к обеспечению лишь частичной селективности. Селективность будет тем более эффективна, чем больше разница токов короткого замыкания в разных точках сети за счет разных сопротивлений проводников малого сечения (рис.1,2). Зона селективности будет тем больше, чем больше разница уставок срабатывания расцепителей D:í и D2 и чем дальше точка повреждения удалена от места
установки D2 (1К^2
Производителями рекомендуется минимальное соотношение между уставками с учетом разброса реальных значений уставок срабатывания расцепи-телей:
1ЬК! / 1ЬК2 = 16- ( 1 )
Зона селективности
Рис.1. Токовая селективность автоматических выключателей при перегрузках
Временная селективность состоит в настройке различных временных задержек (уставок) в аппаратах защиты, находящихся на различных уровнях системы электроснабжения и реагирующих на сверхток, возникающий в цепи. Чем ближе расположен аппарат к источнику, тем больше должно быть его время задержки срабатывания (больше уставка).
Для достижения полной временной селективности необходимо, чтобы кривые tc=f(Iр) двух автоматических выключателей не пересекались ни в одной
= 4
Энергобезопасность в документах и фактах
точке при любых ожидаемых величинах токов короткого замыкания.
Характерной иллюстрацией применения данного метода обеспечения селективности является аварийная ситуация, показанная на рис.3, зона активности задействует все аппараты защиты электроустановки (D1,D2,D3,D4). Аппарат D4 - ближайший к месту аварии - срабатывает быстрее, чем аппарат Dз, который, в свою очередь, реагирует на аварию быстрее чем D2, и т.д. Предположим, аппарат D4 выключился и аварийный ток был ликвидирован. Аппараты D1, D2, и Dз, срабатывание которых не требуется, остаются в исходном состоянии.
Поэтому Ж должно удовлетворять соотношению:
и
Б2 Б1
Зона селективности при коротком замыкании
Предел селективности при коротком замыкании
А I П1
м > г„ + * + 2йг.
(2)
^г^
Рис.2. Токовая селективность автоматических выключателей в зоне сверхтоков
Разница во времени срабатывания А* между двумя последовательными аппаратами есть интервал селективности, который содержит три составляющие:
- время за которое автоматический выключатель размыкает цепь;
- время задержки срабатывания
- время , за которое аппараты защиты возвращаются в исходное состояние.
Рис.3. Типовая схема электроснабжения
При больших токах короткого замыкания полная селективность обеспечивается, если различаются также два горизонтальных участка кривых справа от
1уст1.
Для достижения этого используются различные способы:
- классический - заключается в выборе селективного автоматического выключателя с временной задержкой в режиме короткого замыкания;
- применение токоограничивающего автоматического выключателя ^2) - используется на последнем уровне распределения энергии.
При реализации первого способа имеют место две причины существования предела селективности:
- расцепитель автоматического выключателя имеет фиксированную или регулируемую систему временной задержки;
- установка и автоматический выключатель способны выдержать ток короткого замыкания в течение временной уставки задержки (обусловлено термической и динамической стойкостью).
Выдержка времени срабатывания аппаратов при временной селективности отсчитывается с момента превышения тока в цепи тока срабатывания аппарата. Все уставки должны быть выставлены согласованно. Существуют два типа временной селективности:
- по времени - выдержка времени устанавливается постоянной и не зависящей от значения сверхтока при превышении им уставки срабатывания;
- по обратнозависимой выдержке времени -чем больше ток, тем меньше время задержки. Если уставки настроены на 1ном , то защита от перегрузки обеспечивается с одновременной защитой цепи от короткого замыкания.
Рассмотрим систему защиты от сверхтоков реальной электроустановки, электроснабжение которой организовано по радиальной схеме с автоматическими выключателями, имеющими временную задержку 0,3 с. (рис. 3). Такая организация селективной работы аппаратов защиты имеет два преимущества:
- обеспечение резервирования защиты -достигается за счет обесточивания поврежденной части установки;
- простота реализации.
Автоматический выключатель, расположенный ближе к источнику, имеет большую временную задержку, чем расположенный ниже (дальше от источника). Таким образом, при большом количестве ступеней защиты с аппаратами, имеющими задержку срабатывания, наиболее удаленный от места короткого замыкания аппарат будет иметь наибольшую временную задержку, которая может превысить допустимое время устранения аварии. В этом случае система защиты окажется несовместимой, во-первых, с допустимым временем протекания тока короткого замыкания защищаемого оборудования, а, во-вторых, с внешнем оборудованием (например, с оборудованием энергоснабжающей организации).
I
Р
и
«шшш
Обмен опытом
5 =
Использование автоматических выключателей с выдержкой времени приводит к общему времени отключения от 20 мс (мгновенное) до сотен миллисекунд при срабатывании с временной задержкой (рис.4).
Если электроустановка, а в ряде случаев и автоматический выключатель, не способны выдержать
ц
В2
1
1р
I
т$1
I
Рис.4. Временная селективность: й, - быстродействующий аппарат; й, - селективный аппарат с временем задержки срабатывания 1-2-3
ток короткого замыкания 1кз. в течение времени задержки, необходимо чтобы автоматический выключатель D1 имел мгновенный расцепитель с высокой уставкой В этом случае верхняя гра-
ница зоны селективности ^N1 определяется уставкой мгновенного срабатывания ниже расположенно-
го автоматического выключателя и термической стойкостью электроустановки. Таким образом, использование мгновенного расцепителя с большой временной уставкой уменьшает предел временной селективности ^ШР
Очевидным недостатком временной селективности помимо существования вышеизложенных границ применения является также необходимость затрачивания некоторого времени на ожидание "решения" системы защиты электроустановки. Это время ожидания является необходимым исходя из самого принципа организации данного метода. При этом система электроснабжения подвергается действию аварийного тока, что приводит к дополнительному износу оборудования и более высоким требованиям к его термической и динамической стойкости. Уменьшение времени ожидания на ступенях временной задержки возможно при уменьшении разброса значений во время-токовых характеристиках автоматических выключателей (повышение точности срабатывания), что, безусловно, связано со значительным увеличением себестоимости оборудования. Применение в аппаратах микропроцессорных расцепите-лей, также связанное с увеличением себестоимости, позволяет повысить быстродействие системы защиты за счет увеличения точности работы.
Следует отметить, что, несмотря на очевидные недостатки данного метода, он применяется для согласования защитных характеристик аппаратов в подавляющем большинстве электроустановок.
В заключение хотелось бы отметить, что представленный материал будет полезен не только для проектантов, но и для специалистов служб эксплуатации жилых и общественных зданий.
Уважаемые читатели!
Вы можете прислать в редакцию вопрос, относящийся к тематике журнала: по строительству и реконструкции энергоустановок, их безопасной и эффективной эксплуатации, по подготовке персонала. На страницах нашего журнала вы получите квалифицированный ответ, подготовленный специалистами Московского института энергобезопасности и энергосбережения.
ЭНЕРГОБЕЗОПАСНОСТЬ в документах и фактах
Ваш вопрос
Ь
Ф.И.О.
Контактный Адрес:
й телефон:__
Ждем ваших сообщений по тел./факсу 652-24-07, 164-95-04 е-таН: [email protected] или по ааресу: 105425, Щелковский пр-д, а. 13-А
