Устройства автоматической защиты

В системах электропитания такие факторы, как молния, коммутационные помехи при коротких замыканиях, обрывах, резком изменении нагрузки, могут вызвать перенапряжения или появление сверхтоков. Для избежания опасности повреждения в ЭПУ используются автоматические устройства защиты.

Рисунок 18 – Функциональная схема установки защитных устройств в ШВР

В состав оборудования защиты входят:

- устройства первичной защиты, содержащие разрядники (FV) для защиты цепей от ударов молнии и импульсов напряжения в питающей сети; устройства вторичной защиты, содержащие ограничители напряжения (варисторы VS) или элементы фильтрации (L), предназначенные для защиты цепей от всплесков и искажения формы напряжения питающей сети, устанавливаемые после устройств первичной защиты; устройства ввода и токовой защиты входных цепей переменного тока, устанавливаемые на вводном щите переменного тока;

- устройства распределения и защиты цепей переменного тока потребителей, измерительные приборы (Wh, А), устанавливаемые в распределительном щите;

- устройства регулирования напряжения на выходах к потребителям, запасные блоки, детали и защитные устройства, установленные на щите потребителей.

Перечисленные выше устройства могут быть выполнены как в виде отдельных блоков, так и в виде блоков, объединяющих несколько устройств.

Традиционно защита от перегрузок по току в аппаратуре решается путем включения механических и электронных реле в низкопотенциальные цепи.

Все защитные устройства делят на четыре класса А, В, С и D. Разделение по классам приведены в таблице 8.

Защитные устройства класса D представляют собой автоматы защиты с двумя расцепителями – тепловым и электромагнитным. Некоторые модели автоматов имеют электронные расцепители (например DPX – 630 и DPX – 1600). Основные

характеристики автоматических выключателей приведены в таблице П4.

Таблица 8 – Классификация защитных устройств

2.7 Требования к электропитающим установкам

К электропитающим установкам предъявляется ряд требований, которые необходимо учитывать при проектировании ЭПУ /8/.

1. ЭПУ должны быть надежными и обеспечивать бесперебойное (или –гарантированное) электропитание основного оборудования аппаратуры электросвязи, а также необходимые хозяйственные нужды.

2. ЭПУ должна быть экономична как при монтаже, так и при эксплуатации. Выбор архитектуры системы электропитания и оборудования должен обосновываться технико-экономическими показателями.

3. Электроснабжение ЭПУ осуществляется от электрической сети общего назначения и резервных источников электроэнергии трехфазного или однофазного переменного тока с частотой 50 Гц с номинальным напряжением 220/380 В, при этом выходное напряжение установок может быть 24 В, 48 В, 60 В постоянного тока.

4. Система электропитания должна предусматривать постоянный местный и дистанционный технический контроль – мониторинг ЭПУ. Все неисправности и аварийные состояния фиксируются в хронологическом порядке, диагностируются и передаются сервисной службе пользователя.

5. Применяемое типовое оборудование должно быть надежным в действии и комплектоваться по блочному принципу, позволяющему наращивать мощности в перспективе. Блочный принцип позволяет обеспечивать равномерное распределение нагрузки при ее изменении и осуществлять селективное отключение неисправного оборудования при авариях. Для повышения надежности системы вводится резервное оборудование, устройства защиты от перегрузок по току, от “бросковых” напряжений и. т.д..

6. В качестве резервного источника постоянного тока должны применяться АБ с закрытыми или герметичными аккумуляторами. Для обслуживания АБ ЭПУ должна обеспечивать следующие режимы работы: заряд батареи; буферный режим работы батареи; режим непрерывного подзаряда; разряд батареи. Установившееся отклонение напряжения ЭПУ на выходных выводах для подключения аккумуляторной батареи должно быть не более 1% от требуемого значения.

7. Сеть аварийного освещения должна получать электропитание от одной из

АБ и соответствовать фазному напряжению сети рабочего освещения. Емкость АБ, используемой для электропитания сети аварийного освещения, должна обеспечивать возможность работы аварийного освещения в течение расчетного времени разряда.

8. Токораспределительные сети ЭПУ должны проектироваться таким образом, чтобы расход проводниковых материалов был минимальным. Потери напряжения в ТРС на участке от выводов ЭПУ до стоек аппаратуры связи, включая потери в устройствах защиты и коммутации не должны превышать 4% от номинального значения выходного напряжения ЭПУ. При проектировании ТРС постоянного тока индуктивное и омическое сопротивления проводников цепи питания должны выбираться из условия ограничения величины импульсного напряжения на выходе ЭПУ при коротком замыкании в ТРС, при этом расчетные величины тока и индуктивности цепи КЗ не должны превышать, соответственно, 1000 А и 10^-4 Гн.

9. Качество электроэнергии на выходных выводах ЭПУ должно соответствовать установленным нормам качества электроэнергии на входах цепей питания аппаратуры связи /8/, а именно:

- установившееся отклонение напряжения на выходных выводах ЭПУ постоянного тока для подключения цепей питания аппаратуры связи должно быть не более +4/-3,6 В для номинального напряжения 24 В, не более +9/-7,5 В для номинального напряжения 48 В и не более 12 В для номинального напряжения 60 В;

- уровень напряжения гармонической составляющей должен быть не более 50 мВ в диапазоне частот до 300 Гц включительно, не более 7 мВ на частотах выше 300 Гц до 150 кГц;

- пульсации напряжения по действующему значению суммы гармонических составляющих в диапазоне частот от 25 Гц до 150 кГц не более 50 мВ;

- пульсации напряжения по псофометрическому значению не более 2 мВ.

10. Заземление ЭПУ для электробезопасности персонала должно удовлетворять определённым требованиям /9/. Корпус оборудования ЭПУ должен иметь

болт (винт, шпильку) для подключения защитного проводника, при этом для четырехпроводной внешней сети переменного тока должно быть выполнено заземление и зануление оборудования ЭПУ, а при пятипроводной сети - только заземление.

11. Заземление нейтрали в трехфазных сетях переменного тока является рабочим, и сопротивление его не должно превышать 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 380 и 220 В источника трехфазного тока /5/. Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом использования естественных и искусственных заземлителей. Заземлитель должен располагаться вблизи трансформатора (генератора), а для внутрицеховых подстанций около стены здания. Соединение нейтрали трансформатора или генератора с заземлителем осуществляется специальным проводом достаточного сечения.

12. Устройства автоматической защиты должны выполнять свои функции при следующих входных воздействиях /10,11/: при воздействии одиночных им

пульсов тока 10/350 мкс с амплитудой 50 кА - для устройств первичной защиты; при воздействии одиночных импульсов напряжения 1/50 мкс с амплитудой 4 кВ - для устройств вторичной защиты; при отклонениях питающего напряжения на ±40% от номинального значения длительностью до 3 с, а также при импульсных

перенапряжениях по каждой из фаз до ±1000 В длительностью импульсов до 10 мкс - для остальных устройств.

13. В устройствах автоматической защиты амплитуда импульсов перенапряжения обеих полярностей на выходах устройств при входных воздействиях должна быть /12/ не более 4,0 кВ (длительность импульсов 1/50 мкс) для устройств первичной; для устройств вторичной защиты -1,0 (длительность импульсов до 10 мкс); для других устройств -1,0 (длительность импульсов до 10 мкс).

14. В устройствах автоматической защиты токи утечки варисторов, входящих в состав устройств, не должны превышать 1 мА.

Всем этим требованиям отвечают ЭПУ, выпускаемые промышленностью специально для использования на предприятиях электросвязи.