Рацепители автоматов и их защитные характеристики

Расцепитель – это элемент автомата, контролирующий определённый параметр (ток, напряжение) защищаемой цепи. При отклонении этого параметра от заданного значения, расцепитель воздействует на механизм свободного расцепления, отключая тем самым главные контакты. Аварийными режимами являются: короткое замыкание, сопровождающееся протеканием тока, многократно превышающего расчётный ток сети и перегрузка, которая сопровождается сравнительно длительным протеканием тока, превышающего расчётный (номинальный) ток расцепителя на 25 – 50% и более.

В автоматах на сравнительно небольшие токи для защиты от КЗ чаще всего применяется электромагнитный расцепитель, а для защиты от перегрузок тепловой расцепитель (автоматы с комбинированным расцепителем).

Защитные характеристики

Защитная характеристика это зависимость времени срабатывания автомата от силы тока (время – токовая характеристика). В автоматах общего применения в зависимости от типа расцепителей могут быть четыре типа защитных характеристик.

Зависимая от тока характеристика времени срабатывания (рис. 76). Такую характеристику имеют автоматы только с тепловым расцепителем, применяются для защиты от перезрузок, из–за недостаточного быстродействия, в основном в однофазном исполнении для бытовых сетей, где токи КЗ невелики и составляют (300 – 500) А.

Независимая от тока характеристика времени срабатывания

(рис. 77). Такую характеристику имеют автоматы с электромагнитным или полупроводниковым расцепителем. Применяются для защиты только от КЗ. При превышении тока I_ОТС автомат срабатывает с выдержкой времени – 1 в селективном исполнении или без выдержки времени – 2.

Ограниченно – зависимая двухступенчатая характеристика (рис. 78). Автомат имеет либо тепловой и электромагнитный (комбинированный) расцепитель либо полупроводниковый. I – зона защиты от перегрузок, II – зона защиты от КЗ. Отключение с выдержкой времени – 1 и без выдержки времени – 2.

Трёхступенчатая характеристика (рис. 79) создаётся полупроводниковым расцепителем.

I – зона защиты от перегрузок, зависимая характеристика. II – зона защиты при удалённых КЗ, когда I_ОТС1<I_КЗ<I_ОТС2, селективное отключение с выдержкой времени.

III – зона защиты близких КЗ, когда I_КЗ>I_ОТС2, мгновенное срабатывание.

Разновидности автоматов

Различают несколько типов автоматов: универсальные (работают на постоянном и переменном токе), установочные (для установки в общедоступных помещениях), переменного тока общего применения, быстродействующие постоянного тока и гашения магнитного поля мощных генераторов.

Электротехнической промышленностью России выпускаются все необходимые типы автоматов как переменного так и постоянного токов.

Автоматы переменного тока с комбинированным расцепителем типов ВА51 на номинальные токи 25 – 630 А и ВА52 на номинальные токи 160 – 630 А с большей предельной коммутационной способностью. Автоматы переменного тока с полупроводниковым расцепителем типов ВА53, ВА54, ВА55, ВА75 на номинальные токи

160 – 4000 А и таких же типов двухполюсные автоматы постоянного тока на напряжение до 440 В на токи 160–4000 А.

Автоматы серии АЕ20, переменного тока, с номинальными токами расцепителя 0,3 – 160 А.

Автоматы серии А3700 выпускаются с полупроводниковым расцепителем на токи 250 – 630 А, с комбинированным расцепителем на токи 160 – 630 А.

Автоматы серии «Электрон» выпускаются на токи 630 – 4000 А с двумя типами полупроводниковых расцепителей РМТ и МТЗ.

Автоматы серии АП50, установочные, на токи до 50 А.

Автоматы серии ВАТ42 постоянного тока на напряжение 600 В и токи до 630 А, применяются на тяговых подстанциях, имеют двухступенчатые контакты.

Кроме того могут выпускаться специальные автоматы, например, для защиты мощных тиристорных преобразователей (1000 кВт,

800 В) применяется автомат ВАТ42 с РДШ (реле дифференциальный шунт) на ток до 5000 А, с двухступенчатыми контактами. С помощью РДШ измеряется скорость нарастания тока, и в случае КЗ автомат отключает место повреждения прежде чем ток КЗ достигнет установившегося значения.

Завод «Электрощит» изготавливает свои автоматы, подобные автоматам типа ВА, для комплектных трансформаторных подстанций.

Справочные данные автоматов типа ВА88 приведены в приложении П10.

Выбор автоматов

Исходными данными являются: U_Н – напряжение на зажимах электроприёмников, I_Р – расчётный ток защищаемой цепи, –расчётный ток трёхфазного металлического КЗ на выводах автомата, – расчётный ток однофазного КЗ в конце самой удалённой линии.

Расчётный ток с количеством электроприёмников n ≤ 3 равен сумме их номинальных токов

                                        (83)

Если количество электроприёмников n ≥ 4, то расчётный ток определяется , например, методом упорядоченных диаграмм или другими методами.

Выбор автомата переменного тока общего применения

с комбинированным расцепителем

Определяется ток срабатывания при перегрузке

I_СП=(1,2 – 1,4)I_Р,                                  (84)

где (1,2 – 1,4) – коэффициент надёжности, учитывающий разброс при изготовлении тепловых расцепителей.

Выбирается автомат по справочнику по условиям

I_НР ≥ I_СП; < I_ПКС,                              (85)

где I_НР – номинальный ток теплового расцепителя, I_ПКС – предельный ток коммутационной способности.

Записываются технические характеристики автомата, например

ВА51–31, номинальный ток автомата I_НА=100 А, I_НР=31,5 А,

I_ПКС=6,0 кА.

Определяется ток срабатывания отсечки

I_СО=k_Н I_П,                                      (86)

где I_П – пусковой ток при защите одного электродвигателя или пиковый ток при защите группы электроприёмников (определяется аналогично как в разделе выбора предохранителей), k_Н – коэффициент надёжности отстройки отсечки от пусковых токов электродвигателя, он равен

                               (87)

где 1,05 – коэффициент, учитывающий возможное повышение напряжения сети, k_З=1,1 – коэффициент запаса, k_А – коэффициент учитывающий наличие апериодической составляющей в пусковом токе, (k_А=1,0 – для полупроводниковых расцепителей. k_А=1,4 – для электромагнитных расцепителей), k_Р=1,3 – коэффициент учитывающий разброс тока срабатывания. Для автоматов серии ВА k_Н=2,1.

Производится выбор коэффициента кратности тока отсечки k_ОТС из приведённого ряда в справочнике(например: 3, 7, 10), так чтобы выполнялось условие

I_ОТС=k_ОТСI_НР > I_СО.                                     (88)

Производится проверка выбранного автомата на надёжность срабатывания по необходимому коэффициенту чувствительности при однофазном КЗ, при этом должны выполняться условия:

для автомата только с электромагнитным расцепителем

 / I_ОТС ≥ (1,25 – 1,4),                      (89)

для автомата с комбинированным расцепителем

 / I_НР ≥ 3,0.                                     (90)

Если автомат установлен на подстанции, то производится выбор автомата с полупроводниковым расцепителем по условию селективности.

ЛЕКЦИЯ №9

РАЗДЕЛ 3 Электронные коммутационные аппараты

ТЕМА 3.1 БЕСКОНТАКТНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ

3.1.1 Тиристор, свойства тиристора, вольтамперная характеристика тиристора.

3.1.2 Тиристорные выключатели: упрощенные схемы, применение.

3.1.3 Логические операции и логические элементы, определение, назначение.

3.1.4 Функции, выполняемые логическими элементами и их релейные эквиваленты.

3.1.5 Простейшие схемы R-S –триггер, D-триггер, схема применения.

3.1.6 Операционные усилители, определение, назначение.

3.1.7 Применение ОУ: интегратор, усилитель, дифференциатор, компаратор.