Методические рекомендации по выбору пускозащитной аппаратуры

3. Методические рекомендации по выбору пускозащитной аппаратуры

 

3.1 Общая методика выбора пускозащитной аппаратуры

Основной аппаратурой включения и защиты электродвигателей являются:

-  Предохранители;

-  Автоматические выключатели;

-  Магнитные пускатели.

Предохранители предназначены для защиты электрических установок в основном от токов короткого замыкания. Простая конструкция, небольшие размеры и сравнительно малая стоимость обусловили широкое применение предохранителей в сельских электроустановках. Однако им присущи и серьезные недостатки, к числу которых относятся большой разброс срабатывания плавкой вставки – до 50% по току, необходимость замены плавкой вставки или всего предохранителя после однократного срабатывания, возможность работы двигателя на двух фазах при перегорании предохранителя в одной фазе и др.

Для защиты электродвигателей и питающих их сетей могут быть использованы предохранители резьбовые серии ПП24 на токи до 100 А, с наполнителями серии НПН2–60 на токи до 63 А, с закрытым патроном с наполнителем ПН2 на токи до 600 А и др.

Предохранители выбирают по следующим параметрам:

номинальному напряжению

где  – номинальное напряжение сети, В;

предельно отключаемому току предохранителя

где  – ток трехфазного короткого замыкания в месте установки предохранителя, А;

номинальному току плавкой вставки

номинальный ток плавкой вставки 1_вст должен быть по возможности наименьшим при соблюдении следующих условий:

где  – максимальный рабочий ток цепи, защищаемой предохранителем, А;  – максимальный ток цепи при включении электроприемника, у которого пусковой ток значительно превышает номинальный, А. Для электродвигателей ,  и  – соответственно номинальный и пусковой токи электродвигателя, A;  – кратность пускового тока;  – коэффициент, значение которого зависит от условий работы электродвигателя. Для двигателей с легкими условиями пуска (нечастые пуски до 15 в час, длительность пуска 5…10 с) = 2,5; для двигателей с тяжелыми условиями пуска (более 15 пусков в час, длительность пуска от 10 до 40 с) = 1,6…2.

Номинальный ток предохранителя для защиты группы электродвигателей должен быть равен сумме номинальных токов одновременно работающих двигателей или превышать его. При этом пре­дохранитель должен обеспечивать нормальный пуск одного из двигателей группы с наибольшим пусковым током при работающих остальных двигателях.

Для группы двигателей, если число их не превышает пяти, ток плавкой вставки определяют по формуле:

где  – сумма номинальных токов одновременно работающих электродвигателей без двигателя с наибольшим пусковым током, А;  – пусковой ток двигателя с наибольшим пусковым током, А.

При количестве электродвигателей больше пяти рекомендуется пользоваться формулой:

Стандартную плавкую вставку выбирают на ток, равный определенному по вышеприведенным формулам или ближайший к нему.

При установке в цепи последовательно двух и более предохранителей выбранные предохранители следует проверять по селективности защиты. Селективность обеспечивается, если при каждом нарушении режима работы сети отключается только поврежденный участок, но не срабатывают защитные аппараты в высших звеньях сети. Для проверки селективности действия предохранителей, а также для согласования их работы с работой релейной защиты необходимо составить в одних координатах ампер-секундные характеристики защитных аппаратов, приведенные к низшей ступени напряжения (карты селективности).

С достаточной для практики точностью можно считать, что при установке однотипных предохранителей напряжением до 1000 В селективность будет соблюдена, если плавкие вставки каждых двуx последовательно включенных предохранителей отличаются одна от другой не менее чем на две ступени по шкале номинальных токов плавких вставок.

Воздушные автоматические выключатели (автоматы) предназначены для коммутации тока при распределении электроэнергии между отдельными токоприемниками и защиты электроустановок от коротких замыканий и перегрузок.

Автоматы могут быть также использованы для нечастых оперативных включений и отключений токоприемников и пуска электродвигателей (для большинства типов 2…6 в час, для АЕ-2000 до 30 в час).

Для защиты электроприемников и питающих их сетей, от токов короткого замыкания автоматические выключатели снабжают максимально-токовыми расцепителями, от токов перегрузки – комбинированными расцепителями, содержащими максимально-токовый и тепловой расцепители.

В некоторые типы автоматических выключателей могут быть встроены расцепители минимального напряжения, отключающие автомат при понижении напряжения в сети, а также независимый расцепитель для дистанционного отключения.

Автоматические выключатели характеризуются следующими параметрами:

номинальным напряжением , соответствующим наибольшему номинальному напряжению сетей, в которых разрешается применять выключатель, В;

номинальным током  – наибольшим током, на который рассчитаны токоведущие и контактные части выключателя, равным наибольшему из номинальных токов расцепителя, А;

номинальным током расцепителя (– электромагнитного,  – теплового или  – комбинированного) – наибольшим током, на который рассчитан расцепитель при длительной работе, не вызывающим срабатывания расцепителя, А;

номинальным таком уставки теплового расцепителя  – током, на который отрегулирован тепловой расцепитель и при котором тепловой расцепитель не срабатывает, А;

током срабатывания (уставки) расцепителя  (, ) – наименьшим током, при котором срабатывает расцепитель автоматического выключателя. Обычно  – для выключателей с электромагнитным или комбинированным расцепителем, А (ток срабатывания электромагнитного расцепителя часто называют током отсечки); – для выключателей с тепловым расцепителем с регулировкой тока, А;

предельным током отключения  – наибольшим значением тока короткого замыкания сети, при котором гарантируется надежное отключение автоматического выключателя, А.

В сельских электроустановках наибольшее распространение получили трехполюсные автоматы серий АЕ-2000, АЕ-2000М, А3700 и ВА-51. Автоматические выключатели АЕ-2000 и АЕ-2000М рассчитаны на номинальные токи 16 А (АЕ-2020М), 63 (АЕ-2040М), 100 (АЕ-2050М), 160 А (АЕ-2060) и могут быть снабжены комбинированными (электромагнитными и тепловыми) или только электромагнитными расцепителями. Они имеют регулировку тока срабатывания тепловых расцепителей в пределах (0,9…1,15), а для тепловых расцепителей, ток которых равен номинальной силе тока выключателя, от 0,9 до номинальной. Выключатели с электромагнитным расцепителем имеют кратность тока отсечки по отношению к номинальной силе тока 3, 5 и 12, а трехфазные автоматические выключатели с комбинированным расцепителем – 12., Степень защиты автоматических выключателей IР00 и IP20.

Автоматические выключатели серии А3700 выпускают на номинальные токи 160 A (A37JQ), 250 A (A372Q), 630 А (А3730), токоограничивающими с тепловыми или электромагнитными расцепителями максимального тока и селективными с полупроводниювыми расцепителями максимальною тока. Селективность создается выдержкой времени в пределах 0,1…0,4 с регулировкой полупроводникового расцепителя.

Выключатели токоограничивающего исполнения имеют в условном обозначении букву Б (например, А3710Б), а селективного исполнения – букву С (например, A3730С).

Автоматические выключатели серии ВА51 рассчитаны на токи до 630 А (ВА51–25 –25 А, ВА51–31 – 100, ВА51–33 – 160, ВА51–35 – 250, ВА51–37 – 400, ВА51–39 – 630 А). Выключатели типоразмеров ВА51Г-25 и ВА51Г-31 предназначены для пуска и остановки асинхронных электродвигателей с частотой включений до 30 в час, а также для защиты электродвигателей от токов короткого замыкания и перегрузки. Степень защиты оболочки выключателей IР30, зажимов для присоединения внешних проводников – IР00, IP20. Ток срабатывания тепловых расцепителей выключателей ВА51 регулируют в пределах (0,8… 1) .

Автоматические выключатели ВА51–25 имеют ток срабатывания тепловых расцепителей 1,35, ток отсечки 10, а выключатели ВА51Г-25 – соответственно 1,2 и 14.

Автоматические выключатели ВА51–31 имеют кратность тока отсечки 3,7 (ВА51Г-31–14) и 10 (ВА51–33–10). Ток срабатывания тепловых расцепителей выключателей с номинальной силой тока расцепителей до 100 А 1,35, а свыше 100 А – 1,25.

Автоматические выключатели выбирают по следующим условиям:

где , – соответственно номинальные значения напряжения (В) и тока (А) автоматическою выключателя;  – номинальный ток теплового расцепителя, А;  – максимальный ток теплового расцепителя, А; максимальный ток электродвигателя, А; – предельное значение тока автоматического выключателя, A; и –соответственно номинальное напряжение (В) и ток (А) электроустановки;  – коэффициент надежности, учитывающий разброс по току срабатывания теплового расцепителя, принимается в пределах от 1,1 до 1,3;  – ток срабатывания (отсечки) электромагнитного расцепителя, А;  – коэффициент надежности, учитывающий разброс по току электромагнитного расцепителя и пускового тока электродвигателя (для автоматических выключателей АЕ – 2000 и А3700 );  – максимальный ток короткого замыкания в месте установки автоматического выключателя, А.

где U – напряжение питающей сети, В;  – сопротивление трансформатора, приведенное к напряжению 400 В, Ом;  –^:сопротивление линии от шин 0,4 кВ подстанции до места установки автоматического выключателя, Ом.

Автоматические выключатели также выбирают по исполнению и наличию дополнительных расцепителей.

Обычно при практических расчетах по выбору автоматических выключателей для защиты одного электродвигателя ток отсечки электромагнитного расцепителя выбирают не менее 1,5…1,6 пускового тока электродвигателя , т.е. коэффициент  принимают 1,5…1,6.

При выборе автоматического выключателя для защиты линии, которая питает несколько электродвигателей, номинальный ток выключателя, как и номинальный ток расцепителя, должен быть равен сумме номинальных токов одновременно работающих электродвигателей или превышать ее. Ток отсечки электромагнитного расцепителя в данном случае

где  – сумма номинальных токов одновременно работающих электродвигателей;  – разность между пусковым и номинальным токами для двигателя, у которого они наибольшие.

От перегрузки защищают каждый электродвигатель отдельно.

Пускатели электромагнитные предназначены для дистанционного пуска, остановки и реверсирования трехфазных АД с короткозамкнутым ротором при напряжении до 660 В переменного тока. Все типы магнитных пускателей защищают управляемые двигатели, отключая их при снижении напряжения в питающей сети до (03…0,4) U_C и предотвращая их самопуск после восстановления напряжения.

При наличии тепловых реле или аппаратов резисторной защиты пускатели защищают управляемые электродвигатели от перегрузок недопустимой продолжительности.

Основные виды магнитных пускателей, изготовляемых промышленностью, – пускатели серий ПМЛ и ПМА.

Пускатели серии ПМЛ впускают на номинальные токи 10 А (ПМЛ – 1000), 25 (ПМЛ-2000), 40 (ПМЛ-3000), 63 (ПМЛ-4000), 80 (ПМЛ-5000), 125 (ПМЛ-6000) и 200 А (ПМЛ-7000). Пускатели серии ПМЛ комплектуют трехполюсными тепловыми реле РТЛ, а также снабжают приставками контактными ПКЛ (для увеличения количества коммутируемых вспомогательных цепей), реле промежуточными РПЛ, приставками выдержки времени ПВЛ и приставками памяти ППЛ (по Заказу). Степень защиты оболочек – IP00 и IP54.

Пускатели ПМА выпускают на номинальные токи 40 А (ПМА-3000), 63 (ПМА-4000), 100 (ПМА-5000) и 160 А (ПМА-6000). Для комплектования пускателей ПМА используют трехполюсные тепловые реле серии РТТ, они могут работать также с аппаратами резисторной защиты электродвигателей (например, У ВТЗ). Степень защиты оболочек пускателей – IP00, IP40, IP54.

Изготовляют также магнитные пускатели серии ПМА-0000, рассчитанные на номинальный ток 6,3 А, которые комплектуют тепловым репеРТТ-89.

Магнитные пускатели выбирают в зависимости от условий окружающей среды и схемы управления по номинальному напряжению, номинальному току, току нагревательного элемента, теплового реле и напряжению втягивающей катушки:

где  – номинальное напряжение пускателя, В;  и  – соответственно номинальный ток пускателя и расчетный ток управляемой цепи, А;  – номинальный ток теплового реле, А.

Количество контактов главных цепей пускателя определяется его назначением (нереверсивный, реверсивный, переключатель со звезды на треугольник), количество замыкающих и размыкающих контактов вспомогательных цепей (блок контактов) зависит от схемы управления и необходимости сигнализации о положении пускателя и управляемого им электроприемника.

В отношении напряжения втягивающей катушки можно руководствоваться следующими положениями, вытекающими из Правил устройства электроустановок. Если нет особых требований в отношении необходимости включать катушку на пониженное напряжение, то при защите электродвигателя предохранителями катушка должна включаться на линейное напряжение сети, а при защите двигателя автоматическим выключателем катушка может включаться как на линейное, так и на фазное напряжение.