20.01.11

Краткая характеристика защит СЭЭС, в том числе от токов короткого замыкания

Обслуживание СЭЭС и всего остального электрооборудования осуществляется ограниченным количеством людей. На большинстве крупных судов в штат команды входят старший электромеханик и три электромеханика, на средних судах - один старший электромеханик, на мелких судах электромехаников нет (обслуживание возлагается на других специалистов).

Эксплуатация судов допускает выполнение ремонтно-профилактических работ, как правило, при стоянках. В ходу осуществляется, главным образом, контроль за состоянием электрооборудования. Вместе с тем условия работы, которые характерны для судов, связаны с интенсивным износом и старением электрооборудования. Возможны значительные механические воздействия, заливания водой, нефтепродуктами и т. п., а также заклинивания механизмов, перерывы в подаче топлива, поломка муфт и др. В результате возникают ненормальные режимы работы источников, преобразователей и приемников электроэнергии, а также электросетей.

Короткое замыкание

Большую опасность для СЭЭС и всех элементов электрооборудования представляет ненормальный режим, вызванный возникновением короткого замыкания в какой-либо точке системы. Короткое замыкание может иметь место при нарушении изоляции между токоведущими частями любого электротехнического устройства вследствие ее старения или механического повреждения, при обрыве провода (жилы) одной полярности и замыкания его на провод другой полярности, при скоплении токопроводящей жидкости между проводами (деталями) различной полярности и т. п. Точка короткого замыкания, характеризуемая нулевым значением сопротивления, образует в системе отдельную электрическую цепь, по которой протекает ток короткого замыкания (КЗ). Значение тока КЗ ограничивается только внутренним сопротивлением источника и сопротивлением токопроводов (шин, кабелей, коммутационных аппаратов) и может в сотни раз превышать номинальное значение токов элементов, которые составляют электрическую цепь короткого замыкания.

Под действием токов КЗ возникают очень большие электродинамические силы, способные разрушать электротехнические устройства. При этом происходит очень быстрое (в течение секунд) нарастание температуры нагревания токопроводов до нескольких сот градусов и возгорание изоляционных и других материалов, которые соприкасаются с ними. Часто в точке короткого замыкания в первый момент возникает электрическая дуга, под действием которой возгораются окружающие предметы, пропитанные парами нефтепродуктов.

Ненормальный режим, называемый перегрузкой, характеризуется возникновением токов, значения которых превышают номинальное (практически это соответствует токам от 1,1 до 3 Iном). Под действием таких токов температура нагревания токопроводов в течение нескольких минут достигает опасных значений (100—200 °С), что вызывает ускоренное старение изоляционных материалов или его возгорание. Следовательно, режим перегрузки так же, как и режим короткого замыкания, пожароопасен. Перегрузки обычно создаются ненормальными технологическими режимами работы механизмов и устройств, с которыми связано электрооборудование.

Ненормальные режимы работы, вызванные возникновением коротких замыканий или перегрузок, являются наиболее общими и характерными для всех электротехнических элементов.

Из изложенного следует, что возникновение ненормальных режимов работы СЭЭС неизбежно. Однако каждый из них может существовать строго определенное время, по истечении которого он должен быть прерван. Эти задачи возлагаются на отдельные аппараты или системы автоматической защиты СЭЭС, а также на обслуживающий персонал, который, пользуясь сигнализацией, наблюдает за работой СЭЭС и приемников электрической энергии. Выбор вида и параметров защиты является одним из основных вопросов проектирования СЭЭС.

Защита СЭЭС от ненормальных режимов работы должна быть избирательной (селективной), т. е. производить отключение только поврежденного или оказавшегося в ненормальном режиме элемента СЭЭС. Защита должна обладать чувствительностью, т. е. срабатывать при определенных показателях (параметрах) ненормального режима и не производить никаких действий во время нормальных для эксплуатации режимов (не допускать ложных действий). Время действия защиты должно быть несколько меньше допускаемой продолжительности ненормального режима. Аппараты и системы защиты должны обладать высокой надежностью, наименьшими значениями массы, габаритов, стоимости и т. п.

Автоматические выключатели (автоматы) и предохранители

Для защиты СЭЭС и ее элементов от коротких замыканий и перегрузок применяются автоматические выключатели (автоматы) и предохранители. В автоматы встраиваются так называемые расцепители, т. е. электромагнитные, электротепловые или полупроводниковые реле, которые при определенном значении тока дают импульс на размыкание контактов автомата. Предохранители имеют плавкую вставку, которая расплавляется (сгорает) в результате нагревания ее током перегрузки или короткого замыкания. Этим автоматы и предохранители обеспечивают так называемую максимальную токовую защиту.

В СЭЭС применяют трубчатые (серии ПР) и пробочные (серии ПДС) предохранители.
Сравнивая конструктивные особенности и параметры предохранителей и автоматических выключателей, необходимо отметить следующее.

Предохранители являются только аппаратами защиты электрооборудования от перегрева под действием тепловой энергии.

Автоматические выключатели являются как аппаратами защиты электрооборудования, так и аппаратами, предназначенными для коммутации (включения и выключения) электрических цепей. Причем автоматы по сравнению с предохранителями являются наиболее универсальными аппаратами защиты, что определяется количеством и назначением расцепителей, встраиваемых в них, и возможностью использования внешних по отношению к автомату устройств защиты, воздействующих на отключающий расцепитель, встроенный в автомат. Автоматы по сравнению с предохранителями способны разрывать значительно большие токи КЗ, обеспечивают одновременное и обязательное отключение всех фаз защищаемого объекта. При защите предохранителями возможны случаи перегорания предохранителя только в одной фазе. Это представляет серьезную опасность для асинхронных электродвигателей, которые при работе на двух фазах перегреваются.

После "срабатывания" предохранителя необходима замена его плавкой вставки. В автомате никаких замен не требуется. Автоматы обеспечивают местное и дистанционное включение и отключение электрических цепей (линий электропередачи). Использование автоматических выключателей позволяет автоматизировать работу СЭЭС.

На основании изложенного можно заключить, что автоматические выключатели являются наиболее распространенными средствами защиты и управления СЭЭС. Предохранители применяют главным образом для защиты электрических цепей контроля, управления и сигнализации, а также сетей освещения, отопления, проводной связи и т. п.
Основной характеристикой предохранителей и автоматов как аппаратов защиты электрооборудования является время-токовая характеристика, которая дает возможность определить время отключения аппаратом тока перегрузки или тока КЗ, протекающего по плавкой вставке предохранителя или по токопроводу расцепителя автомата.

На рис. 1 представлена время-токовая характеристика предохранителя, из которой следует, что время расплавления (сгорания) его плавкой вставки уменьшается с увеличением тока (значение данного тока принято выражать кратностью по отношению к номинальному току К=І/Iном). Такая характеристика называется обратнозависимой (больше ток—меньше время). Время-токовые обратнозависимые характеристики автоматов образуются с помощью электротепловых, полупроводниковых или электромагнитных (с устройством замедления) расцепителей, встраи-ваемых в автоматы (полупроводниковые расцепители иногда устанавливают вне автоматов).

Общим недостатком время-токовых характеристик является наличие зоны разброса, т. е. зоны нечувствительности (на рис. 1 она заштрихована), которая зависит от точности изготовления, тепловой инерции и других качеств плавкой вставки или расцепителей автоматов.

Во избежание ложных отключений из-за наличия зоны разброса характеристику приходится делать такой, что при кратности тока К1<1,35 защищаемый объект отключается за весьма большой промежуток времени или вообще не отключается. В действительности любое электротехническое изделие (объект) при перегрузке по току на 10—35% через несколько часов работы (иногда меньше) будет перегрето с последующим возгоранием изоляционных материалов.

Зона нечувствительности расцепителей автоматов определяется также значением так называемого коэффициента возврата Квоз, который равен отношению тока возврата Івоз расцепителя (в исходное положение) к току трогания Ітр расцепителя (на отключение автомата).

Автоматические выключатели, имеющие устройство, обеспечивающее уставки по времени отключения токов КЗ, принято называть селективными или избирательными. К ним относятся автоматы серии ВА74, обеспечивающие выдержки времени, равные 0,18; 0,38; 0,63 или 1,0 с. Обратнозависимая часть время-токовой характеристики данных автоматов обеспечивается полупроводниковым расцепителем, отключающим автомат при токе 1,21 Іном за время 10—30 с. Горизонтальная (прямолинейная) часть характеристики обеспечивается электромагнитным расцепителем, который имеет механический замедлитель. Без участия замедлителя автомат отключает токи КЗ за время, равное 0,08 с (что принято называть мгновенным отключением автомата).

В автоматы серии ВА74 встраивают также расцепители минимального напряжения и независимый (отключающий). Первый предназначен для отключения автомата при снижении напряжения генераторов до значения (0,25—0,30) Iном в течение времени более 2с. Второй отключает автомат мгновенно (за 0,08 с) при подаче на его обмотку соответствующего напряжения (например, после нажатия кнопки отключения автомата или срабатывания защиты, не встроенной в автомат).

Автоматические выключатели серии А3700Р подразделяют на селективные и быстродействующие — не селективные. Селективные автоматы типов А3700СР изготавливают с комбинированным полупроводниковым расцепителем, состоящим из двух частей, одна из которых предназначена для защиты от токов перегрузки, другая — от токов КЗ. Первая обеспечивает обратнозависимую часть время-токовой характеристики, вторая — горизонтальные прямые с тремя фиксированными значениями времени, равными 0,1; 0,25 и 0,4 с.

Время-токовая характеристика предохранителя
Рис. 1. Время-токовая характеристика предохранителя

Быстродействующие автоматы типов А3700БР отключают токи КЗ за время, равное 0,04 с (что считается мгновенным отключением). Эти автоматы изготавливают в трех модификациях: с электротепловыми и электромагнитными расцепителями, с полупроводниковыми и электромагнитными расцепителями и только с электромагнитными расцепителями. Первые две модификации автоматов с помощью электротепловых или полупроводниковых расцепителей обеспечивают обратнозависимую часть время-токовой характеристики, а с помощью электромагнитных расцепителей — горизонтальную часть характеристики с мгновенным отключением токов КЗ.

⇓ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ⇓


⇒ВНИМАНИЕ⇐
  • Материал на блоге⇒ Весь материал предоставляется исключительно в ознакомительных целях! При распространении материала используйте пожалуйста ссылку на наш блог!
  • Ошибки⇒ Если вы обнаружили ошибки в статье, то сообщите нам через контакты или в комментариях к статье. Мы будем очень признательны!
  • Файлообменники⇒ Если Вам не удалось скачать материал по причине нерабочих ссылок или отсутствующих файлов на файлообменниках, то сообщите нам через контакты или в комментариях к статье.
  • Правообладателям⇒ Администрация блога отрицательно относится к нарушению авторских прав на www.electroengineer.ru. Поэтому, если Вы являетесь правообладателем исключительных прав на любой материал, предоставленный на ресурсе, то сообщите нам через контакты и мы моментально примем все действия для удаления Вашего материала.


⇓ОБСУДИТЬ СТАТЬЮ⇓

0 комментарии:

Отправить комментарий

 

Сисадмин мнил себя богом сети, электрик грубо развеял этот миф. Научись развеивать мифы! © Electrical Engineer's blog [2010-2016].