Автоматический выключатель выбирается исходя из следующих условий:
1. Соответствие номинального напряжения выключателя Uн к номинальному напряжению сети Uс: Uн, Uс. (6.1)
2. Соответствие номинального тока расцепителя Iн.расц номинальному току нагрузки Iдн: Iн.расц , Iдн. (6.2)
3. Соответствие номинального тока расцепителя Iн.расц максимальному рабочему току Iраб.макс группы электроприемников (для вводных выключателей питания сборок и щитов) в длительном режиме: Iн.расц , Iраб.макс. (6.3).
4. Условие предельной коммутационной стойкости (ПКС): каталожное значение ПКС должно быть не менее максимального значения тока короткого замыкания (Iкз.макс), протекающего в цепи в момент расхождения контактов выключателя: ПКС > Iкз.макс. Это необходимо, чтобы автоматический выключатель смог выдержать токовые перегрузки при коротком замыкании в цепи.
Защита от перегрузки
Ток срабатывания защиты от перегрузки определяется из условий возврата защиты после окончания пуска или самозапуска электродвигателя:
где kн – коэффициент надежности, учитывающий некоторый запас по току, неточности настройки и разброс срабатывания защиты (1,0 – для современных АВ фирмы Schneider Electric, 1,15 – для АЕ20, А3700; 1,25 – для А3100, АП-50; 1,2 , 1,35 – для ВА51);
kв – коэффициент возврата защиты.
Защита считается эффективной, если:
Для выключателей с тепловым и электромагнитным (комбинированным) расцепителем условие (6.5) обеспечивается автоматически при выборе номинального тока расцепителя по условию (6.2). Наилучшая защита от перегрузки обеспечивается, если удается подобрать выключатель, имеющий Iн.расц = Iдн. В этом случае, имея в виду, что для термобиметаллических тепловых реле kв = 1, ток срабатывания защиты от перегрузки составит:
Токовая отсечка (для АВ с двухступенчатой ВТХ)
Токовую отсечку выключателя отстраивают от пускового тока электродвигателя, который состоит из периодической составляющей, почти неизменной в течение всего времени пуска, и апериодической составляющей, затухающей в течение нескольких периодов. Несрабатывание отсечки при пуске двигателя обеспечивается выбором токовой отсечки по выражению:
где kн.пуск = kз·kа·kр – коэффициент надежности отстройки отсечки от пускового тока электродвигателя;
1,05 – коэффициент, учитывающий, что в нормальном режиме может быть на 5% выше номинального напряжения электродвигателя;
kз – коэффициент запаса;
kа – коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в пусковом токе электродвигателя;
kр – коэффициент, учитывающий возможный разброс тока срабатывания отсечки относительно уставки.
Мгновенная токовая отсечка (для АВ с трехступенчатой ВТХ)
Для выключателей с трехступенчатой защитной характеристикой мгновенную отсечку выключателя отстраивают от пикового значения пускового тока электродвигателя:
Кроме того, токовая отсечка должна надежно защищать электродвигатель от минимального тока КЗ при повреждении в конце кабельной линии: где (1)
к.R I – минимальный ток однофазного КЗ в конце кабеля, вычисленный с учетом токоограничивающего действия дуги в месте повреждения.
Выбор уставок автоматических выключателей питания сборок и щитов
Выбор тока срабатывания отсечки выполняется по приводимым ниже условиям, из которых принимается наибольшее полученное значение. Соответствие данным условиям позволяет обеспечить селективную работу автоматических выключателей в разных частях электрический цепи.
1) Несрабатывание при максимальном рабочем токе Iраб.макс с учетом его увеличения в kсзп раз при самозапуске электродвигателей:
где kн = kз·kа·kр – коэффициент надежности отстройки отсечки от тока самозапуска.
Ток самозапуска Iсзп = kсзп· Iраб.макс определяется из расчетов самозапуска. При этом без ущерба для точности расчетов допускается считать, что электродвигатели запускаются из состояния покоя.
При отсутствии данных расчетов самозапуска, для отдельных сборок Iсзп принимается приближенно равным сумме пусковых токов электродвигателей и другой нагрузки сборки, участвующих в самозапуске:
где kil – кратность пускового тока l-ого двигателя с номинальным током Iднl.
С другой стороны, в соответствии с источником [11]:
где Iдн – суммарный номинальный ток электродвигателей;
ki – усредненное значение кратности пусковых токов электродвигателей.
Также существует третий способ расчета Iсзп:
где kii – кратность пускового тока i-ого двигателя номинальной мощностью Рднi.
Ввиду того, что среди прочих проверок отстройка от тока самозапуска имеет, как правило, определяющее значение, предпочтение следует отдать расчетам самозапуска с помощью ЭВМ.
2) Несрабатывание при полной нагрузке щита (сборки) и пуске наиболее мощного электродвигателя:
где kн – коэффициент надежности отстройки отсечки от тока самозапуска;
раб макс i I – сумма максимальных рабочих токов электроприемников, питающихся от щита или сборки, кроме двигателя с наибольшим пусковым током Iпуск.макс.
Выбор автоматических выключателей для защиты одиночных асинхронных электродвигателей
Применение изложенной методики продемонстрируем на примере защиты асинхронных электродвигателей 0,4 кВ энергоблока 63 МВт газомазутной ТЭЦ автоматическими выключателями Compact NS с электронными расцепителями. Электродвигатели и их параметры перечислены в табл.6.1.
На основании условий (6.1), (6.2) и (6.4) подберем автоматические выключатели и расцепители, результаты представим в табл.6.1.
Так как рассматриваются автоматические выключатели зарубежного производства, для описания их параметров перейдем к обозначениям МЭК:
• номинальный ток автоматического выключателя – Iн = In;
• номинальное напряжение автоматического выключателя Uн = Un;
• номинальный ток расцепителя – Iн.расц = Ir;
• предельная коммутационная способность ПКС = Icu;
• пусковой ток электродвигателя Iпуск = Ia;
• пиковое значение пускового тока электродвигателя Iпуск.max = Iр.
Переход к другим обозначениям обусловлен спецификой наименования параметров АВ и расцепителей, ориентированной на зарубежную нормативно-техническую документацию.
Более подробно о характеристиках автоматических выключателей можно почитать в нашей статье.
