1 Направление подготовки 140400.62 Электроэнергетика и

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем
Презентации разработаны в рамках реализации

гранта «Подготовка высококвалифицированных кадров в сфере электроэнергетики и горно-металлургической отрасли для предприятий Амурской области»

автоматизация электроэнергетических систем
Презентации разработаны в рамках реализации гранта «Подготовка высококвалифицированных

кадров в сфере электроэнергетики и горно-металлургической отрасли для предприятий Амурской области»

сфере электроэнергетики и горно-металлургической отрасли для предприятий Амурской области»
Релейная

защита и автоматизация электроэнергетических систем

Презентации по курсу лекций обсуждены на заседании кафедры энергетики
 
«15» _____11______2013__ г., протокол № ___4________
Заведующий кафедрой Н.В. Савина
 
 Презентации по курсу лекций одобрены на заседании учебно-методического совета направления подготовки 140400.62 – «Электроэнергетика и электротехника»

«16» _____12______2013__ г., протокол № ___5________
 
Председатель Ю.В. Мясоедов

Рецензент: А.А. Андро, директор по информационно-технологическому сопровождению филиала ОАО «Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы» (ОАО «ФСК ЕЭС») – Магистральные электрические сети Востока (МЭС Востока)

предохранителей на принципиальных электрических схемах в разных стандартах оформления конструкторской документации.
Международная электротехническая комиссия

(МЭК; англ. International Electrotechnical Commission - IEC)

Институт инженеров электротехники и электроники ‒ IEEE (англ. Institute of Electrical and Electronics Engineers), международная некоммерческая ассоциация специалистов в области техники

Америка́нский национа́льный институ́т станда́ртов (англ. American national standards institute, ANSI)

тока (рисунок). Эта кривая снимается экспериментально: берется партия одинаковых предохранителей,

которые последовательно пережигаются при разных токах. Замеряются время, по истечении которого вставка перегорает, и ток, проходящий через вставку. Каждому току соответствует определенное время перегорания вставки. По этим данным и строится временнáя (ампер-секундная) характеристика.

вставка длительно работает, не нагреваясь выше допустимой температуры.

Imin - наименьший

из токов, расплавляющих вставку (при этом токе вставка плавится, но в течение неопределенно продолжительного времени (1-2 ч); при меньших токах вставка уже не расплавляется);

I10 - ток, при котором плавление вставки и отключение сети происходит через 10 с после установления тока;
Токи связаны простым соотношением: Iном=I10/2.5.

На этой кривой особо выделяются следующие токи, которые используются для выбора плавких вставок:

неблагоприятных факторов, влияющих на время отключения, отклонение действительного времени отключения

от заводских данных предохранителей до 1 кВ может доходить до ± 50 %. Такой разброс принимается при проверке селективности в особо ответственных цепях, где неселективная работа предохранителей недопустима.

В наиболее распространенных случаях обычно принимается разброс в значениях времени отключения ± 25 %. При этом допускается в редких случаях возможность неселективной работы предохранителей.

≥Iк.макс
Iвс.ном ≥ kотс. Iраб.макс.
Iвс.ном ≥ Iпер. / kпер.
Iвс.ном ≤ Iк.мин

/ (10÷15)

(время-токовые) характеристики плавких предохранителей типа НПР и НПН

цепи, питающей постоянную (слабо изменяющуюся) нагрузку.
kотс. = 1,1÷1,25 -

коэффициент отстройки (коэффициент
запаса).

Если предохранитель установлен в цепи, питающей переменную нагрузку (типичный пример - электродвигатель), то кроме первого условия используется и второе.

Iвс.ном ≥ Iпер. / kпер.

Iпер. – ток перегрузки. Для электродвигателя – пусковой ток;

kпер.- коэффициент, величина которого зависит от условий пуска:

Если время пуска tпуск ≤ 2÷3 с., пуск – легкий, и kпер.≈ 2,5;

Если tпуск - от 3 до 10 с., пуск – тяжелый, kпер.= 2 ÷ 1,5.

60269-1-98)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПРЕДОХРАНИТЕЛИ ПЛАВКИЕ НИЗКОВОЛЬТНЫЕ

ЧАСТЬ 1

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Номинальный ток плавкой вставки следует выбирать из следующих значений:


2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250 А.

условие – следующее:
Iвс.ном ≥ kотс. Σ Iраб.макс.i
i=1
n

для случая пуска наиболее мощного электродвигателя и режима нормальной работы

всех остальных потребителей, питание которых осуществляется через выбираемый предохранитель:

- для режима самозапуска оставшихся в работе электродвигателей, возникающего после отключения поврежденного потребителя, например – после отключения электродвигателя М1 предохранителем F2:

Iпер. = kотс. Σ Iраб.макс.i + Iпуск.макс.;

i=1

n-1

Iпер. = Σ Iпуск.j .

j=1

m

КЗ в расчетной точке, в соответствии с требованием селективности, предохранитель

F2 должен разорвать цепь раньше, чем предохранитель F1, для чего необходимо выполнение условия:

0,5tF1 ≥ 1,5tF2

Или:

tF1 ≥ 3tF2

≥ 3tF2
Этому условию отвечают следующие правила:

1. При последовательной установке

однотипных низковольтных предохранителей IВС.НОМ должны отличаться на две ступени шкалы.

2. При последовательной установке разнотипных низковольтных предохранителей IВС.НОМ должны отличаться более чем на две ступени шкалы.

3. При последовательной установке высоковольтных предохранителей IВС.НОМ должны отличаться на одну ступень шкалы.

по чувствительности заключается в расчете соответствующего коэффициента:
kЧ= (IКЗ.МИН / IВС.НОМ

) ≥ 3

IКЗ.МИН – ток КЗ в наиболее
удаленной точке
защищаемой цепи.
В сети с заземленной
нейтралью расчетным
является ток
однофазного КЗ,
в сети с изолированной
нейтралью –
двухфазного КЗ;

IВС.НОМ – номинальный ток
проверяемой по
чувствительности
плавкой вставки.

Задача 1. Ответвление от основной линии защищено

предохранителем F2 с номинальным током плавкой вставки IВС.НОМ.F2 = 40 А. Максимальный ток КЗ в точке К1:

IКЗ.МАКС. = 650 А. Исходя из требований селективности определить наименьшее значение номинального тока плавкой вставки предохранителя F1, используемого для защиты основной линии. Погрешность предохранителей по времени отключения ± 50%. Для защиты используются предохранители ПН-2.

Задача 2. Сеть промышленного предприятия выполнена по схеме, приведенной на рисунке. Асинхронные двигатели включены на напряжение 380 В, осветительная нагрузка – на 220 В. Нагрузка осветительной линии Л1 – 5 кВт, а Л2 – 20 кВт. Характеристики электродвигателей приведены в
таблице.

При повреждении в точке К1 ток КЗ IК1 = 450 А, при повреждении в точке К2 IК2 = 600 А.

Расставить в схеме предохранители типа ПН-2 и выбрать для них плавкие вставки. Принять kОТС = 1,2. Пуск двигателей – легкий.

Решение задач - в презентации для практических занятий.

запатентован еще в 1923 году его изобретателем – немецкой компанией

АВВ.

электроустановок в случае возникновения токов короткого замыкания и перегрузок электрических

цепей. Для использования в быту и для общественных зданий сегодня самыми распространенными являются автоматические выключатели с компактными размерами, которые устанавливаются на 35-мм монтажную рейку (DIN-рейку) в распределительный щиток.

изгибается, что приводит к срабатыванию механизма расцепителя. В случае короткого

замыкания срабатывает другой механизм – магнитная катушка. Токи короткого замыкания намного выше, чем при перегрузках, в катушке резко возрастает магнитный поток, что и обеспечивает срабатывание механизма расцепителя. При размыкании контактов возникает электрическая дуга, которая гасится с помощью дугогасительной камеры, и электрическая цепь разрывается.

Автоматы не предназначены для частой коммутации.

- биметаллическая пластина;
4 - катушка соленоида;
5 - неподвижный контакт;
6 -

подвижный контакт;
7 - гибкая связь;
8 - нижний винтовой зажим;
9 - механизм расцепления;
10 - пластиковый язычок;
11 – шток;
12 - дугогасящая камера.

сверху к винтовому зажиму 1.

Когда автомат включен, ток от

винтового зажима 1, через гибкую связь 2, биметаллическую пластину 3, катушку соленоида 4, неподвижный контакт 5, подвижный контакт 6, через гибкую связь 7 и нижний винтовой зажим 8 протекает в отходящую линию на нагрузку.

При протекании тока перегрузки, превышающего номинальное значение автоматического выключателя, биметаллическая пластина выгибается вверх (из-за разности коэффициентов расширения различных металлов при нагреве), приводя в действие механизм расцепления 9, при этом подвижный контакт 6 отходит от неподвижного контакта 5, цепь разрывается.
Пластиковый язычок 10 опускается вниз.

При протекании через автомат тока короткого замыкания величина электромагнитного поля катушки соленоида 4 возрастает и достаточна для втягивания в катушку (на рисунке – вниз) штока 11. Шток 11 приводит в действие механизм расцепления 9, при этом подвижный контакт 6 отходит от неподвижного контакта 5. Цепь разрывается, образуется электрическая дуга, которая изгибается и рассевается в дугогасящей камере 12 специальной формы, состоящей из набора параллельных пластин.

Работа автомата

токов срабатывания от 15% до 30%
Время съема защелки (~0,005 с.).

После этого автомат отключится в любом случае.

Полное время срабатывания электромагнит-ного расцепителя (~0,015 с.).

Iраб.макс.
kЧ= (IКЗ.МИН / Iуст.2 ) ≥ 1,4
тепловой расцепитель:
Iуст.2

≥ (1,5÷1,8) Iперегр.

электромагнитный расцепитель:

Проверка автомата (электромагнитного расцепителя)
по чувствительности:

компенсация + 69°) — кривая 1 и ВА52Г25 (плюс 45°)

— кривая 2

Защитные характеристики автоматических выключателей переменного тока серий ВА53. ВА55. ВА75 с полупроводниковым расцепителем. Наличие регулировки в точках Г, Д, К, Л, М зависит от типа и номинального тока выключателя

в нормальном режиме и селективное действие при перегрузках и КЗ

Задача 3. На рисунке 1 показан участок электрической сети промышленного предприятия. В схеме используются автоматы А-3000. Определить номинальные токи их расцепителей, при которых обеспечивается длительная надежная работа сети в нормальном режиме и селективное действие при перегрузках и коротких замыканиях.

Погрешность автоматов по величине тока мгновенного срабатывания составляет ± 15%. Данные для расчета приведены в таблице. Характеристики автом ата представлены на рисунке 2.

Рисунок 1

Рисунок 2

Решение задачи - в презентации для практических занятий.

селективности.
Если расчет ведется для нескольких ступеней напряжения, какое-то одно принимается

за основное. Карта селективности строится в логарифмическом масштабе.

Защитные характеристики автоматических выключателей и предохранителей приводятся к основной стороне напряжения

Задача 4. На рисунке показана схема силовой

сети промышленного предприятия. Двигатели защищаются автоматами А-3000, питающая линия – предохранителем ПН-2

Определить номинальные токи расцепителей автоматов IРАСЦ.НОМ.
и номинальный ток плавкой вставки предохранителя IВС.НОМ..
В расчете учесть погрешность в токе срабатывания предохранителей ± 50% и автоматов ± 15%. Коэффициент перегрузки принять kПЕР = 2,5; коэффициент надежности (отстройки) kОТС = 1,2. Защитные характеристики автоматов и предохранителей взять из предыдущих задач. Данные для расчета приведены в таблице.

Решение задачи - в презентации для практических занятий.

называются защитные аппараты, включаемые непосредственно в защищаемую цепь и разрывающие

ток повреждения при срабатывании. На рисунке приведены и другие варианты выполнения защиты:

а — с первичным реле прямого действия;
б — со вторичным реле прямого действия,
в — со вторичным реле косвенного действия

выдержкой времени. Производство - Свободненского электроаппаратного завода.