Максимальная токовая защита – это… Что такое Максимальная токовая защита?

Максима́льная то́ковая защи́та (МТЗ)— вид релейной защиты, действие которой связано с увеличением силы тока в защищаемой цепи при возникновении короткого замыкания на участке данной цепи. Данный вид защиты применяется практически повсеместно и является наиболее распространённым в электрических сетях.

Принцип действия

Принцип действия МТЗ аналогичен принципу действия токовой отсечки. В случае повышения силы тока в защищаемой сети защита начинает свою работу. Однако, если токовая отсечка действует мгновенно, то максимальная токовая защита даёт сигнал на отключение только по истечении определённого промежутка времени, называемого выдержкой времени. Выдержка времени зависит от того, где располагается защищаемый участок. Наименьшая выдержка времени устанавливается на наиболее удалённом от источника участке. МТЗ соседнего (более близкого к источнику энергии) участка действует с большей выдержкой времени, отличающейся на величину, называемую ступенью селективности

. Ступень селективности определяется временем действия защиты. В случае короткого замыкания на участке срабатывает его защита. Если по каким-то причинам защита не сработала, то через определённое время (равное ступени селективности) после начала короткого замыкания сработает МТЗ более близкого к источнику участка и отключит как повреждённый, так и свой участок. По этой причине важно, чтобы ступень селективности была больше времени срабатывания защиты, иначе защита смежного участка отключит как повреждённый, так и рабочий участок до того, как собственная защита повреждённого участка успеет сработать. Однако важно так же сделать ступень селективности достаточно небольшой, чтобы защита успела сработать до того, как ток короткого замыкания нанесёт серьёзный ущерб электрической сети.

Уставку (или величину тока, при которой срабатывает защита) выбирают, исходя из наименьшего значения тока короткого замыкания в защищаемой сети (при разных повреждениях токи короткого замыкания отличаются).

Однако при выборе уставки следует так же учитывать характер работы защищаемой сети. Например, при самозапуске электродвигателей после перерыва питания, значение силы тока в сети может быть выше номинального, и защита не должна его отключать.

Реализация

Реализуется МТЗ, как правило, с помощью реле тока. Реле тока могут быть как мгновенного действия, так и срабатывающие с выдержкой времени, определяемой величиной тока, в этом случае для обеспечения необходимой выдержки времени дополнительно используют реле времени. В современных схемах релейной защиты и автоматики чаще всего используются микропроцессорные блоки защиты, которые сочетают в себе свойства этих реле.

Литература

• «Релейная защита и автоматика систем электроснабжения» Андреев В. А. М. «Высшая школа» 2007 ISBN 978-5-06-004826-1
• «Релейная защита энергетических систем» Чернобровов Н. В., Семенов В. А. М. Энергоатомиздат 1998 ISBN 5-283-010031-7
• «Максимальная токовая защита» Шабад М.  А. Ленинград. Энергоатомиздат. 1991
• Гуревич, В. И. Электрические реле : устройство, принцип действия и применения : настольная книга инженера.- Москва: Солон-Пресс, 2011. — 688 с.: ил.

18.Максимальная токовая защита.

Ток срабатывания за­щиты I^IIIс.з выбирается из следующих условий:

1.     Защита не должна реагировать на максимальный рабочий ток.

2.     После отключения внешнего КЗ измерительные органы максимальной токовой защиты должны вернуться в исходное состояния.

Например, при КЗ в точке К2 сраба­тывают токовые реле защи­ты А2, расположенной ближе к месту повреждения, и защиты А1. Защи­та А2 имеет меньшую выдержку времени и отключает поврежденный участок. После этого токовое реле защиты А1 должно вернуться в начальное состояние. Для этого необходимо, чтобы ток возврата защиты был больше максимально возможного тока в линии Iз.max после отключения внешнего короткого замыкания, т.

е.

Ток Iз.max обычно больше рабочего максимального тока в линии.

При определении тока Iз.max учитывают возможность увеличения тока в защищаемой линии из-за самозапуска. Это учитывается коэффициентом самозапуска kсзп=2,5 …3.

Погрешности реле, неточности расчета учитываются коэффициентом отстройки k^IIIотc. Принимается равным k^IIIотc =1,1 … 1,2.

С учетом этого

 

Коэффициента возврата равен kв = Iв.з^III/Iс. з^III

С учетом этого получаем

 

Таким образом, для вторичных реле общее расчетное выраже­ние для определения тока срабатывания реле имеет вид

 

Особенности выбора тока срабатывания:

1.  При использовании реле РТВ, требуется, чтобы по мере приближения к источнику питания ток срабатывания защит увеличивался.

2. В дру­гих случаях ток срабатывания  защиты A1, расположенной вблизи источника питания, должен быть не меньше тока срабатывания  защиты А2. Таким образом, должно выполняться условие

3. Иногда приходится учитывать так­же влияние токов нагрузки. При этом, в частности, должно выполняться условие

где — максимальный рабочий ток электропотребите­лей подстанции Г.

 

Выбор выдержки времени

МТЗ может выполняться с независимой и с ограниченно зависимой характеристиками времени срабатыва­ния.

Селективность защиты обес­печивается, если время срабатывания t1^III защиты А1, рас­положенной у источника питания, при коротком замыкании в точке К2 на смежном участке в зоне действия защиты А2 (линия БВ) больше максимальной выдержки времени t2^III защиты А2 на сту­пень селективности ∆t = 0,3. .. 0,5 с. Если для защиты используют реле РТВ, то ступень селективности увеличивают до 1 с.

Выдержки времени у максимальных токовых защит выбирают по ступенчатому принципу: начинают выбор с наиболее удаленно­го от источника питания элемента и по мере приближения к источ­нику питания увеличивают ее таким образом, что защита после­дующего участка имеет выдержку времени на ступень селективно­сти больше, чем максимальная выдержка времени защиты преды­дущего участка

;  ;

Выдержки времени у максимальных токовых защит с ограни­ченно зависимой характеристикой должны выбираться для опре­деленного тока.

Рассмотрим защиту линии БВ. Наибольший ток КЗ при КЗ в точке К2 у шин подстанции. При удалении точки КЗ в от подстанции Б к В ток КЗ уменьшается, а время срабатывания защит А1 и А2 увеличивается. Для двух реле одного типа с разными уставками времени разность Dt выдержек времени тем больше, чем меньше ток в реле. Поэтому необходимо, чтобы ус­ловие селективности выполнялось для тока короткого замыкания I

к2⁽³⁾ в точке К2.

Чувствитель­ность максимальной токовой защиты проверя­ют по минимальному току Iк min при повреж­дении в конце защищаемой линии.  МТЗ должна иметь чувствительность kч^III>=1,5.

МТЗ, как правило осуществляет дальнее ре­зервирование. В этом случае коэффициент чувствительно­сти определяется по минимальному току к.з. в конце смежного участка и должен быть kч^III >=1,2.

Если отходит от шин приемной подстанции несколько линий, то проверяется коэффициент чувствительности резервной защиты kч^III >=1,2 при КЗ на всех отходящих линиях в конце участка.

 

Преимущества:

1. Максимальная токовая за­щита сравнительно проста и достаточно надежна.

Недостатки:

1. Максимальная токовая защита обеспечивает отклю­чение повреждения только в радиальных сетях с односторонним питанием

2. В связи с выбором выдержек времени по сту­пенчатому принципу могут быть недопустимо большие времена от­ключения повреждений вблизи источников питания.

3. Требуемая чувствительность защиты обеспечивается не всегда, особенно при дальнем резервировании.

Несмотря на от­меченные недостатки, она широко применяется в радиальных сетях всех напряжений с одним источником питания; в системах электро­снабжения напряжением 10 кВ и ниже она является основной за­щитой. Максимальная токовая защита обычно объединяется с то­ковыми отсечками, образуя вместе с ними защиту со ступенчатой характеристикой выдержки времени.

 

Основы направленной максимальной токовой защиты в электрической сети

Зачем нужна направленная максимальная токовая защита?

Почему мы используем направленную максимальную токовую защиту? Когда направление тока повреждения становится важным? Ну, электросетевая сеть состоит из сети электростанций, подстанций и линий электропередач.

Помимо простой радиальной системы с одним концом, существуют еще более сложные системы, такие как силовые системы с двойным концом и параллельные фидеры в кольцеобразовании.

Основы направленной максимальной токовой защиты в электрической сети (на фото: защитное реле ABB REF615, кредит: MARUF KHAN через Youtube)

Поэтому во многих случаях не только необходимо знать величину тока повреждения, но также и его направление .

Радиальная система с двойным концом показана на рисунке 1. В этом примере линия подается с обоих концов . Защитные зоны обозначаются эллипсами. Требование состоит в том, чтобы открыть все выключатели в любой защитной зоне, где произошла ошибка, но ни одна из других.

В этом примере невозможно создать адекватную схему защиты

с использованием ненаправленных защитных устройств .

Рисунок 1 – Система с двойным концом

Рассмотрим неисправность F _C5 . Как определено зонами, только CB 4 и 5 должны срабатывать. Поскольку CB 3 находится в непосредственной близости от CB 4, не будет большой разницы в токе короткого замыкания, протекающем через эти два автоматических выключателя, поэтому IDMT IED (реле с независимым минимальным временем защиты) не сможет различать их. Такая же ситуация применяется и для CB 5 и CB 6.

Это означает, что при использовании ненаправленных устройств КБ 3, 4, 5 и 6 отключились бы в случае неисправности на F _C5 . Понятно, что нам нужно устройство, способное определять направление тока повреждения, а также его величину .

Направленные устройства защиты от сверхтоков могут достичь этого требования, хотя и за дополнительную плату . Направленные СВУ определяют направление тока повреждения путем измерения напряжения с помощью трансформатора напряжения, а также тока с трансформатором тока и установления разности фаз.

В этой технической статье нет подробных сведений о том, как именно это достигается, но можно видеть, что можно определить направление тока повреждения и основать решение об отклонении по этому критерию.

Рассмотрим снова ошибку в F _C5 . На этот раз предположим, что у нас есть направленные СВУ. Если мы сконфигурируем IEDs для отключения сверхтоков только в том случае, если направление тока течет от шины, CB 4 и CB 5 будут отключены, но CB 3 и CB 6 не будут .

Обобщить //

IED по перегрузке по току должен срабатывать всякий раз, когда мощность отказа отходит от шины, но должна сдерживаться всякий раз, когда мощность отказа протекает по направлению к шине. Существуют и другие ситуации, в которых нет двойных источников, где необходимы устройства направленной защиты .

Параллельные питатели в системе с одним концом

Один пример – для системы с параллельным питанием с одним концом. На рисунке 2 показана ситуация, когда неисправность на одной из параллельных линий подается как с поврежденной линией, так и с здоровой.

Рисунок 2 – Параллельные фидеры в системе с одним концом

Эти диаграммы показывают, что ток повреждения будет протекать не только от источника, через CB 4, но и от источника, через CB 1, CB 2, Bus B и CB3. Если используются ненаправленные СВУ, все автоматические выключатели будут отключены, таким образом изолируя здоровый участок линии между (1) и (2).

Эта проблема может быть решена путем введения направленного СВУ в (2) и (3). Если направление отключения установлено таким образом, что они будут отключаться, когда неисправность находится вдали от шины, только CB в требуемой зоне будут отключены. В приведенном выше примере CB 2 не отключается, так как ошибка протекает по направлению к шине.

Направленные СВУ более дорогие, чем ненаправленные. Более того, они требуют использования дополнительного трансформатора напряжения. По этим причинам их следует использовать только в случае крайней необходимости. Вы можете убедиться, что в этом примере ненаправленные ИЭУ будут достаточными для позиций (1) и (4).

Кольцевая основная подающая система

Другим примером, в котором направлены направленные ИЭУ, является система кольцевого основного фидера, как показано на рисунке 3. Такая система позволяет поддерживать питание для всех нагрузок, несмотря на неисправность на любом участке фидера. Ошибка в любом разделе приводит к отключению только CB, связанных с этой секцией.

Затем мощность переходит на нагрузку через альтернативный путь.

Рисунок 3 – Защита кольцевого фидера с использованием направленного максимального тока IED

Направленные СВУ и их направление срабатывания обозначены стрелками на диаграмме. Стрелки с двойным концом указывают ненаправленные ИЭУ, так как они срабатывают с токами, протекающими в любом направлении .

Направленная максимальная токовая защита (VIDEO)

Ссылка // Принципы автоматизации подстанции Майкла Дж. Бергстрома

Связанные электрические направляющие и изделия

Максимальная токовая защита (Лабораторная работа № 10)

Спец. 1 43 01 02 «Электрические системы и сети»

Лабораторная работа № 10

Максимальная токовая защита

1. Цель работы. Ознакомление с принципом действия,  расчетом уставок,  основными схемами максимальной токовой защиты   отходящей линии, выполненной на постоянном оперативном токе.

2. Краткая теория

2.1. Принцип действия максимальной токовой защиты

Максимальная токовая защита  (МТЗ) контролирует ток в защищаемом элементе, отстраивается от тока нагрузки и при превышении тока в защищаемом элементе тока уставки пускового органа реле, с выдержкой времени действует на отключение этого элемента. Как правило, МТЗ является основной, а иногда единственной защитой линий напряжением 6-35 кВ. МТЗ – это защита, которая не только обеспечивает отключение КЗ на своей линии, но, если позволяет ее чувствительность, еще и резервирует отключение КЗ смежного участка.

Комплекты защит АК1, АК2, АК3 (рис. 10.1) установлены в начале каждой линии. Каждая из защит линий W1, W2 и W3 действует на отключение выключателя соответствующей линии при повреждении на ней или на шинах противоположной (смежной) подстанции. В нормальном режиме работы сети ни одна из защит не должна срабатывать. Для этого ток срабатывания защит  принимается большим, чем ток, проходящий по защищаемой линии в максимальном режиме .

При возникновении КЗ в точке К по участкам сети между источником G и точкой КЗ протекает ток КЗ. Этот ток протекает в защитах АК1, АК2, АК3, которые – приходят в действие. При этом:

– срабатывает одно или несколько (в зависимости от вида КЗ) реле тока КА, замыкая цепь катушки реле времени КТ;

– срабатывает реле времени КТ и обеспечивает селективность действия МТЗ.

Однако для рассматриваемого случая по условию селективности на отключение КЗ должна подействовать защита АК1. Это достигается тем, что защита АК1 имеет наименьшую выдержку времени. Защита АК2 имеет выдержку времени на ступень селективности  большую, чем защита АК1, а защита АК3 имеет выдержку времени на ступень селективности  большую, чем защита АК2.

Таким образом, селективность МТЗ обеспечивается ее выдержкой времени. Выдержки времени смежных МТЗ отличаются на величину, называемую ступенью селективности. Ступень селективности  – это минимально возможная разница между временами срабатывания смежных защит, учитывающая точность работы реле. Для защит, выполненных на электромеханической базе ступень селективности  составляет 0,5-0,7 с. Микропроцессорные защиты позволяют обеспечить ступень селективности равную 0,2-0,3 с.

Рис. 10.1. Расчетная схема для выбора уставок токовых защит (а) и карта селективности для МТЗ с независимой выдержкой времени (б) – АК2-последующая  защита;  АК1-предыдущая защита.

Недостатком МТЗ является то, что по мере приближения места установки защиты к источнику питания увеличивается ее выдержка времени. Так как при этом увеличивается и величина тока КЗ, объем повреждения возрастает.

МТЗ могут выполняться с выдержками времени, не зависящими от тока в защищаемом участке (рис. 10.2, кривая 1). Такие защиты при повреждении в любой точке защищаемого участка действуют с постоянной не зависимой от тока выдержкой времени. В таких МТЗ выдержка времени создается реле времени, а защиту называют МТЗ с независимой характеристикой времени срабатывания.

МТЗ могут выполняться с выдержками времени, зависящими от тока в защищаемом участке (рис.10.2, кривая 2). При этом время срабатывания МТЗ не остается постоянным при изменении в ней тока. По мере увеличения тока время срабатывания МТЗ уменьшается. Такой характер изменения выдержек времени имеют МТЗ с плавкими предохранителями, с индукционными реле тока или с цифровыми реле.

Рис. 10.2. Независимая (1) и зависимая (2) характеристики времени срабатывания

Максимальная токовая защита генератора

Максимальная токовая защита (МТЗ) и токовая отсечка применяются, как основные защиты в генераторах небольшой мощности, для быстрого, селективного отключения внутренних коротких замыканий. Возможно использование и направленной токовой защиты. В основном эти защиты используются как резервные защиты генератора при внутренних замыканиях, или при внешних КЗ, когда запаздывание в отключении основных защит генератора приводит к недопустимой перегрузке по току.

Максимальная токовая защита от симметричных замыканий выполняется с использованием одного токового реле, включенного в цепи тока одной из фаз, с блокировкой минимальною напряжения. МТЗ генератора может иметь оперативное ускорение, которое вводится при выводе основных защит генератора в ремонт или при испытаниях.

Максимальная токовая защита с фиксацией пуска при снижении напряжения применяется в генераторах, имеющих систему возбуждения, запитанную от сети.

При внешнем КЗ, при снижении напряжения на выводах генератора, ток в защите уменьшается, что может привести к возврату исходному состоянию МТЗ, действующей с выдержкой времени. Поэтому в таких схемах в комплект МТЗ входит блок, фиксирующий пуск защиты по току КЗ и удерживающий пусковой сигнал до срабатывания защиты и при последующем снижении напряжения. Необходимы контроль исправности цепей напряжения и схема возврата защиты в исходное состояние с выдержкой времени большей времени срабатывания МТЗ. Структурная схема данной защиты приводится на рис. 1.

Рис. 1 Структура МТЗ с фиксацией пуска при снижении напряжения

блок I > – пусковые токовые органы каждой фазы,
блок U < – элемент контроля снижения напряжения,
блок ФНН – элемент фиксации неисправности цепей напряжения,
блок 1,7 – логические элементы «или»,
блок 2 – элемент выдержки времени МТЗ,
блок 3,6 – логические элементы «и»,
блок 4 – триггер, запоминающий входной сигнал,
блок 5 – элемент выдержки времени возврата схемы в исходное состояние.

Максимальная токовая защита с характеристикой, зависящей от текущего напряжения это наиболее общий случай учёта снижения напряжения на выводах генератора па характеристики МТЗ с независимой и зависимой выдержкой времени. Блок коррекции уставок по напряжению вводится переключателем (накладкой), что изменяет выдержки времени защиты с независимой характеристики, на зависимую от величины тока характеристику. При неисправности в цепях напряжения функции коррекции уставок блокируются специальным узлом, оставляя в действии защиту с фиксированной выдержкой времени.

Выбор максимальной токовой защиты линий

Решение

Так как температура воздуха в помещении равна +25° С, то поправочный коэффициент Кп=1 и при выборе сечений проводов и кабелей по условию нагревания следует руководствоваться (4-17) и (4-18).

Линия к электродвигателю 1.
Выбираем комбинированный расцепитель автоматического выключателя А3124 по условию длительного тока линии, равного в данном случае номинальному току электродвигателя 1 ((см. табл. 4-51).
При выборе расцепителя, встроенного в закрытый шкаф автоматического выключателя, необходимо учесть поправочный коэффициент порядка 0,85. Учитывая сказанное, выбираем расцепитель автоматического выключателя по условию длительного тока линии из соотношения

По паспортным данным выбираем комбинированный расцепитель с номинальным током 100 а и током мгновенного срабатывания 800 а.
Проверяем невозможность ложного срабатывания автоматического выключателя при пуске двигателя 1 по (4-13):

 

Для линии к электродвигателю в невзрывоопасном помещении сечение выбирается по номинальному току двигателя из (4-17) с последующей проверкой по (4-18), исходя из условия защиты сети только от к. з.
Расчетное значение допустимого тока линии получается равным:

 

По таблице подбираем трехжильный провод с алюминиевыми жилами марки АПРТО сечением 35 мм2, для которого допустимая нагрузка равна 75 а.
Проверяем соответствие выбранного сечения провода аппарату токовой защиты. Так как автоматические выключатели серии А3100 не имеют регулирования тока уставки, кратность допустимого тока линии должна определяться по отношению к номинальному току расцепителя, равному в нашем случае Iз=100 а. По табл. 4-50 находим значение Кз для сетей, не требующих защиты от перегрузки для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависимой от тока характеристикой

Подставив числовые значения в соотношение (4-18)

видим, что требуемое условие не выполняется.
Останавливаемся на сечении провода 50 мм2, для которого условие (4-18) выполняется:

105 а>100 а.

 

Для остальных линий результаты расчета сведены в табл. 4-52 и ниже даются пояснения, связанные с особенностями каждой из них.

Линии к электродвигателю 3.
Линия к электродвигателю 3 имеет следующие особенности. Двигатель 3 установлен во взрывоопасном помещении класса ВIа, в связи с чем:
1)за расчетный ток при выборе сечения линии принимается номинальный ток двигателя, увеличенный в 1,25 раза;
2)во взрывоопасном помещении класса ВIа не разрешается применение проводов и кабелей с алюминиевыми жилами, следовательно линия от магнитного пускателя до электродвигателя должна быть выполнена проводом с медными жилами (марки ПРТО).

Линия к электродвигателю 4.
Сечение провода ПРТО от магнитного пускателя до двигателя 4 принято равным 2,5 мм2, так как меньшее сечение для силовых сетей во взрывоопасных помещениях не допускается.

Линия к электродвигателям 5 и 6.
Расчетный ток линии определяется суммой токов двигателей 5 и 6.

Магистральная линия.
Длительная расчетная токовая нагрузка линии по условию примера определяется суммой токов всех электродвигателей, за исключением тока одного из электродвигателей 1 или 2:

Кратковременная токовая нагрузка определяется по (4-9) из условия пуска двигателя 3, у которого толчок пускового тока наибольший:

Выбираем электромагнитный расцепитель автоматического выключателя АВ-4С по условию длительного тока линии:

 

Выбираем максимальный расцепитель с номинальным током 200 а. Уставку тока срабатывания принимаем на шкале зависимой от тока характеристики 250 а и на шкале не зависимой от тока характеристики (отсечка с выдержкой времени) 1600 а.
Проверяем невозможность ложного срабатывания автоматического выключателя при пуске электродвигателя 3 по (4-13):

Определяем табличное значение допустимого длительного тока для кабеля:

 

Подбираем трехжильный кабель с алюминиевыми жилами до 3 кв сечением 95 мм2, для которого допустимая нагрузка равна 190 а.
Проверяем соответствие выбранного сечения кабеля аппарату токовой защиты. Так как автоматические выключатели серии АВ имеют регулирование тока уставки на шкале обратно зависимой от тока характеристики, кратность допустимого тока линии должна определяться по отношению к току срабатывания расцепителя в этой части характеристики, равному в нашем случае Iз=250 а. По табл. 4-50 находим значение Кз для сетей, не требующих защиты от перегрузки, для тока срабатывания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависимой от тока характеристикой:

Кз = 0,66

 

Подставив числовые значения в (4-18):

 

найдем, что требуемое условие выполняется.

7SJ45 Siprotec Easy Siemens реле максимальной токовой защиты МТЗ

7SJ45 Siprotec Easy Siemens реле максимальной токовой защиты МТЗ
7SJ45 Siprotec Easy Siemens реле максимальной токовой защиты МТЗ с питанием от ТТ

7SJ45 Siprotec Easy Siemens реле максимальной токовой защиты МТЗ предназначено для защиты фидеров в радиальных сетях или трансформаторов (в качестве резервной защиты). Основная функция устройства это максимальная токовая защита с независимыми и инверсными выдержками времени согласно МЭК и ANSI

Удобная установка, благодаря наличию DIP-переключателей не требует дополнительного объяснения и проста в реализации. Реле 7SJ45 Siprotec Easy Siemens не требует дополнительных цепей питания. Питание осуществляется от трансформаторов тока (1,4 ВА при Iном, сумма всех фаз). Также доступен импульсный выход для осуществления отключения с минимальным потреблением энергии или контактный выход для подключения дополнительного вспомогательного трансформатора. Опционально интегрируемая индикация отключения. Показывает выполненное отключение.

Имея малые размеры, реле 7SJ45 Siprotec Easy Siemens защиты содержит все необходимые компоненты, которые позволяют:
– Проводить измерения и обработку
– Обеспечить выходы сигнализации и передачи команд
– Обеспечить работу и отображение величин (без ПК)
– Обеспечить механическую индикацию отключения (опция)
– Обеспечить питание от ТТ
– Не прибегать к обслуживанию

Габаритные размеры устройств 7SJ45 Siprotec Easy Siemens таковы, что данное реле может быть установлено в существующие вырезы шкафов. Возможны альтернативные варианты исполнения (навесной и утопленный монтаж). Компактные размеры обеспечивают легкость монтажа, существуют также варианты исполнения для работы в агрессивных средах, например, с высоким содержанием влаги.

7SJ45 Siprotec Easy Siemens реле максимальной токовой защиты МТЗ доступные файлы для скачивания:

7SJ45 Siprotec Easy Siemens реле максимальной токовой защиты МТЗ , опросный лист заказа:  7sj5-iprotec-easy-siemens-oprosniy-list-zakaza.pdf [128.51 Kb] (cкачиваний: 46)

Цена от 500EUR завистит от комплектации 7SJ45 Siprotec Easy Siemens реле максимальной токовой защиты МТЗ нет в наличии, под заказ

Функции и особенности устройств защиты от перегрузки по току

В системе электроснабжения перегрузка по току или перегрузка по току вызывают отказ или неисправность. Это больше, чем предполагалось, электрический ток, который существует в проводниках цепи, что приводит к чрезмерному выделению тепла и риску возгорания или повреждения оборудования.

Возможные причины перегрузки по току включают:

• Перегрузка
• Неправильный дизайн
• Короткие замыкания
• Дуговые замыкания
• Замыкания на землю

Электрическая терминология для защиты от сверхтоков

Электрическая терминология важна для лучшего понимания функций и характеристик максимальной токовой защиты.

• Пропускная способность : Максимальный ток в амперах, который проводник может постоянно выдерживать в условиях эксплуатации без превышения его температурного номинала. Допустимая нагрузка на проводник зависит от условий использования, а также от номинальной температуры изоляции проводника.
• Перегрузка по току : Любой ток, превышающий номинальный ток оборудования или допустимую токовую нагрузку проводника. Это может быть результатом перегрузки, короткого замыкания или замыкания на землю.Они могут возникать в результате нормальных условий, таких как запуск двигателя, или аномальных условий, таких как неисправность.
• Перегрузка : Работа оборудования с превышением номинальной номинальной полной нагрузки или проводника с превышением номинальной допустимой токовой нагрузки, которая, если сохраняется в течение достаточного времени, может вызвать повреждение или опасный перегрев. Важно отметить, что перегрузка не является неисправностью. Пример распространенной перегрузки – когда в цепи слишком много устройств.Автоматический выключатель можно сбросить, как только цепь разряжается, просто отсоединив приборы от розетки (розеток).
• Короткое замыкание : Неисправность, обычно возникающая из-за пробоя изоляции и неправильного обслуживания оборудования.
• Замыкание на землю
• Дуговое замыкание
• Болтовая неисправность

Устройства максимальной токовой защиты

Стандартные предохранители и автоматические выключатели обычно используются в устройствах защиты от перегрузки по току (OCPD) для управления перегрузкой по току (перегрузка и неисправности).Производители автоматических выключателей специально обращаются к дуговому замыканию и замыканию на землю в своих индивидуальных конструкциях.

Автоматические выключатели

GFCI предназначены для обнаружения дисбаланса в 5 миллиампер между однополюсными автоматическими выключателями – L1-N или двухполюсными автоматическими выключателями – L1-L2.

• GFCI предназначены для использования во влажных помещениях.
Автоматические выключатели
• AFCI предназначены для обнаружения и реагирования на дугу низкого уровня, указывающую на повреждение проводников ответвленной цепи.
• AFCI предназначены для использования в жилых помещениях.

Следует соблюдать осторожность при сбросе неисправности короткого замыкания; более тщательная оценка причины неисправности имеет решающее значение. Устранение неисправности может потребовать проверки квалифицированным специалистом, чтобы гарантировать безопасную работу без опасности возгорания и поражения электрическим током.

В статье 240 Национального электротехнического кодекса (NEC) содержатся требования к выбору и установке устройств защиты от сверхтоков (OCPD) в зависимости от вашего приложения.

Устройство защиты от сверхтоков: предохранители и автоматические выключатели

Устройства защиты от перегрузки по току должны обеспечивать защиту сервисных, фидовых и параллельных цепей и оборудования.Это должно выполняться во всем диапазоне сверхтоков от номинального тока до отключающей способности.

Устройства максимальной токовой защиты для обслуживания, фидера и параллельной цепи поставляются с номиналом цепи прерывания тока короткого замыкания с отметкой AIC. Рейтинг AIC должен соответствовать предполагаемому использованию, но не менее 5000 ампер.

Устройства защиты от перегрузки по току, такие как предохранители и автоматические выключатели, имеют временные / токовые характеристики (TCC), которые определяют время, необходимое для устранения повреждения для данного значения тока повреждения.Если цепь не разомкнута, чрезмерный ток приведет к перегреву изоляции провода, ожогу проводов и, возможно, к возгоранию электрического тока.

Предохранители

Предохранители

бывают разных типов и размеров в зависимости от области применения; предохранители одноразовые OCPD. Обычно считается, что они в шесть раз быстрее реагируют на неисправность автоматического выключателя, хотя он должен быть заменен после того, как произойдет перегрузка по току (неисправность или перегрузка).

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели, как и предохранители, предназначены для обнаружения чрезмерного тока и реагирования на него.Эта реакция известна как «отключение», что означает размыкание цепи из-за перегрузки по току. Автоматические выключатели восстанавливаются после перегрузки по току (неисправности или перегрузки).

Правильный выбор OCPD основан на устройстве, ближайшем к неисправности, которая начинает работать до следующего устройства в восходящем направлении. Например, любая неисправность в ответвленной цепи должна размыкать автоматический выключатель ответвления, а не максимальную токовую защиту фидера.

Чтобы узнать больше о функциях и характеристиках устройств защиты от сверхтоков, а также других электрических устройств и о том, как решать проблемы, связанные с ними, ознакомьтесь с курсом SkillMill ™ Electrical Devices.

Чад Суси

Interplay Learning Электротехнический эксперт

Чад – специалист по электрике Interplay и старший электрик. На протяжении всей своей карьеры Чад продвигался в качестве специалиста-электрика, с самого начала занимаясь ремонтом / электромонтажом домов на предприятиях обеспечения качества / вводом в эксплуатацию, попутно оттачивая свои навыки во всех аспектах торговли электроэнергией. Он перешел в свою карьеру через жилые, коммерческие и промышленные объекты, а в 2012 году расширил свою миссию и стал учиться на протяжении всей жизни, став инструктором по электрике.Он продолжил свой путь в качестве разработчика онлайн-курсов и твердо привержен принципам электробезопасности и здравым теориям обучения взрослых.

Защита от перегрузки по току для оборудования кондиционирования и охлаждения

Максимальная токовая защита электрооборудования может быть реализована несколькими различными методами. Общие правила максимальной токовой защиты проводов и оборудования можно найти в статье 240 Национального электрического кодекса. Раздел 240-2 указывает, что статья 440 должна использоваться для защиты оборудования для кондиционирования воздуха и холодильного оборудования.В Части C статьи 440, а именно в Разделе 440-21 Кодекса говорится, что требования Части C Статьи 440 дополняют или изменяют основные требования Статьи 240. Это означает, что правила Статьи 440 должны быть используется для обеспечения надлежащей защиты от перегрузки по току для оборудования для кондиционирования воздуха и холодильного оборудования. Процесс, используемый для определения размеров защитных устройств и компонентов схемы, аналогичен процессу, используемому с другими типами оборудования с электроприводом. Правильное применение правил защиты от перегрузки по току для оборудования для кондиционирования воздуха и холодильного оборудования можно относительно легко сделать, выполнив несколько основных шагов, описанных в этой статье.Чтобы лучше понять правила Кодекса, необходимо понимать характеристики этих типов двигателей.

Фото 1. Требования к максимальной токовой защите немного отличаются от требований для стандартных электродвигателей

.

Герметичный мотор-компрессор с хладагентом

Фото 2. Требования к максимальной токовой защите немного отличаются от требований для стандартных электродвигателей

. Герметичные мотор-компрессоры с хладагентом

отличаются от стандартных электродвигателей несколькими отличительными чертами.Во-первых, герметичный мотор-компрессор хладагента отличается от стандартного электродвигателя тем, что у него нет внешнего вала. Сам двигатель работает на хладагенте в герметичном корпусе. Во-вторых, эти герметичные мотор-компрессоры с хладагентом не имеют номинальной мощности. Герметичный мотор-компрессор с хладагентом рассчитывается по номинальному току нагрузки, который представляет собой средний ток, потребляемый двигателем в условиях нормальной нагрузки. В-третьих, герметичные мотор-компрессоры хладагента используют уникальный метод охлаждения.Обмотки двигателя и подшипники охлаждаются хладагентом. Эта характеристика определяет требования к защите от сверхтоков. Герметичный мотор-компрессор хладагента работает намного тяжелее, чем стандартный мотор. Во время работы двигателя компрессор преобразует хладагент в жидкость, которая охлаждает как двигатель, так и охлаждаемый продукт или пространство. Характеристики охлаждения зависят от типа используемого хладагента, расхода жидкости и других факторов, таких как расход и плотность.Поэтому производитель оборудования определяет характеристики системы максимальной токовой защиты. По этой причине требования к защите от сверхтоков немного отличаются от требований для стандартных электродвигателей (см. Фото 1, 2 и 3).

Фото 3. Требования к максимальной токовой защите немного отличаются от требований для стандартных электродвигателей

.

Два типа двигателей

Первая задача – понять разницу между стандартным мотором и герметичным мотор-компрессором.Понимание различий между двумя типами двигателей позволяет нам применять соответствующие правила Кодекса. Раздел 440-3 требует, чтобы при установке оборудования для кондиционирования воздуха, в котором не используется герметичный мотор-компрессор с хладагентом, соблюдались правила статей 430, 422 или 424, в зависимости от обстоятельств.

Ошибиться легко. Возьмем, к примеру, фанкойлы молочного двора. Хотя функция фанкойла заключается в охлаждении холодильной или морозильной камеры, в фанкойле используются только стандартные двигатели, обдувающие холодный воздух через набор охлаждающих змеевиков (см. Фото 4 и 5).Фанкойл должен соответствовать требованиям к двигателям в статье 430. Если в оборудовании не используется герметичный мотор-компрессор с хладагентом, требования статьи 440 Кодекса не применяются.

Фото 4. Хотя функция фанкойла заключается в охлаждении холодильной или морозильной камеры, в фанкойле используются только стандартные двигатели, обдувающие холодный воздух через набор охлаждающих змеевиков

Вторая задача – понять, что правила статьи 440 дополняют или дополняют статью 430 и другие статьи Кодекса.Правила для цепей двигателей в Статье 430 являются основой специальных требований к герметичным мотор-компрессорам. Другие применимые правила Кодекса применяются в любой ситуации, когда статья 440 не изменяет или не дополняет эти правила.

Паспортная табличка оборудования комбинированной нагрузки

Оборудование для кондиционирования воздуха и охлаждения, в котором используется только один герметичный мотор-компрессор с хладагентом, должно соответствовать Частям C и D статьи 440. На этикетке оборудования или паспортной табличке указываются номинальный ток нагрузки, ток заторможенного ротора, номинальное напряжение, фаза. , частота и другие данные.Установщик должен обеспечить защиту от перегрузки по току и перегрузки в соответствии с частями C и D.

.

Фото 5. Хотя функция фанкойла заключается в охлаждении холодильной или морозильной камеры, в фанкойле используются только стандартные двигатели, обдувающие охлаждающий воздух через набор охлаждающих змеевиков

Мы сосредоточимся на комбинированной технике. Этот тип оборудования встречается чаще, чем однодвигательный агрегат. Примером оборудования с комбинированной нагрузкой может быть типичный кондиционер.Один блок будет содержать несколько различных нагрузок в сочетании, составляющих общую электрическую нагрузку оборудования. Этот тип оборудования будет содержать как минимум один герметичный мотор-компрессор хладагента. Он также может содержать один или два охлаждающих вентилятора и, возможно, нагреватель картера компрессора. Таким образом, этот тип оборудования считается комбинированным.

Рис. 1. Двумя наиболее полезными числами являются минимальная допустимая токовая нагрузка цепи и максимальная токовая защита устройства

.

Существует несколько альтернативных методов обеспечения надлежащей защиты от перегрузки по току для оборудования, на которое распространяется статья 440.Производимое сегодня комбинированное оборудование должно иметь паспортную табличку. На паспортной табличке указаны данные, необходимые для обеспечения надлежащей защиты оборудования от сверхтоков. Раздел 440-4 (b) требует, чтобы оборудование с комбинированной нагрузкой было снабжено паспортной табличкой, на которой установщик и инспектор могут получить ценную информацию. Информация на паспортной табличке включает название производителя, напряжение, фазу, номинальный ток нагрузки и т. Д., А также два очень важных элемента. Двумя наиболее полезными числами являются минимальная допустимая токовая нагрузка цепи и максимальная токовая защита устройства (см. Рисунок 1).

На табличках с техническими данными на некотором оборудовании указаны «минимальные номиналы устройства защиты от перегрузки по току». Номинальные характеристики указывают на предохранитель или автоматический выключатель минимального размера, необходимый для запуска двигателя без ложного срабатывания. При выборе подходящего защитного устройства необходимо учитывать как минимальные, так и максимальные значения.

Рис. 2. Для оборудования с комбинированной нагрузкой, имеющего паспортную табличку в соответствии с требованиями Раздела 440-4 (b), проводники параллельной цепи должны быть «не менее минимальной допустимой нагрузки цепи, указанной на» паспортной табличке оборудования

Требования к ответвленной цепи

Требования к размеру ответвления для герметичных мотор-компрессоров с хладагентом указаны в части D статьи 440.Требования к размерам проводов ответвительной цепи очень похожи на требования к стандартным двигателям. Обычно требуется, чтобы проводники параллельной цепи были рассчитаны на 125 процентов номинального тока нагрузки одиночного герметичного мотор-компрессора или 125 процентов тока выбора ответвленной цепи, в зависимости от того, что меньше. Однако для оборудования с комбинированной нагрузкой, имеющего паспортную табличку в соответствии с требованиями Раздела 440-4 (b), проводники параллельной цепи должны быть «не менее минимальной допустимой нагрузки цепи, указанной на» паспортной табличке оборудования (см. Рисунок 2 ).См. Раздел NEC 440-35.

Производитель уже рассчитал размер проводника, исходя из суммы всех нагрузок двигателя в оборудовании с комбинированной нагрузкой, умноженной на 125 процентов. Нет необходимости повторять эти расчеты. Для этого типа оборудования установщик и инспектор должны только установить и проверить, что токопроводы ответвленной цепи, питающие оборудование, имеют допустимую токовую нагрузку, равную или превышающую минимальную допустимую токовую нагрузку цепи, указанную на паспортной табличке оборудования.

Защита от короткого замыкания и короткого замыкания на землю

Данные паспортной таблички также используются для выбора подходящего размера или номинала устройства защиты от короткого замыкания и замыкания на землю. Производитель может ограничить выбор устройств. Для этого типа защиты обычно используются предохранители и / или автоматические выключатели с рейтингом HACR.

Устройство защиты от короткого замыкания и замыкания на землю в ответвленной цепи для герметичных мотор-компрессоров с хладагентом не должно превышать 175 процентов номинального тока нагрузки мотор-компрессора.Номинал или уставка защитного устройства могут быть увеличены, если начальная настройка недостаточна для пускового тока. Максимальный номинал или настройка ограничены 225 процентами номинального тока нагрузки мотор-компрессора или тока выбора ответвленной цепи, в зависимости от того, что больше. См. Раздел 440-22 (а) Кодекса.

Герметичный мотор-компрессор потребляет ток заблокированного ротора при запуске. Допускается увеличение защитного устройства ответвленной цепи от короткого замыкания на землю на эти проценты, чтобы мотор-компрессор мог запускаться без отключения устройства максимального тока.Однако для оборудования с комбинированной нагрузкой Кодекс требует, чтобы на паспортной табличке указывалась максимальная мощность устройства защиты от сверхтоков. Производитель снова уже сделал расчет для установщика или инспектора. Никаких дополнительных расчетов в полевых условиях для выбора устройства защиты от перегрузки по току не требуется.

Рис. 3. Обязательно используйте автоматический выключатель с рейтингом HACR, если это указано на паспортной табличке

.

Иногда производитель оборудования с комбинированной нагрузкой указывает предохранители в качестве устройства защиты от сверхтоков.Это важная информация, которой необходимо следовать. Если на паспортной табличке указан только предохранитель, оборудование было оценено и испытано только с предохранителем. Производитель определил, что только предохранитель обеспечивает надлежащую защиту от перегрузки по току для герметичного мотор-компрессора с хладагентом и других внутренних компонентов. Использование автоматического выключателя будет нарушением разделов Кодекса 440-4 (b) и 440-22 (c). Это также будет нарушением Раздела 110-3 (b). Это равносильно несоблюдению инструкций производителя, прилагаемых к оборудованию.Несоблюдение инструкций – это то же самое, что несоблюдение Кодекса.

Большинство производителей допускают использование предохранителей или автоматических выключателей HACR в качестве защитного устройства. Если на оборудовании имеется маркировка «максимальный размер предохранителя *», а * в нижней части паспортной таблички означает «или автоматический выключатель HACR», то оборудование было оценено и испытано для использования с любой формой защиты от перегрузки по току. Выключатель HACR – это тип автоматического выключателя, который указан для группового применения. Другими словами, выключатель может обеспечить надлежащую защиту как для большей цепи двигателя компрессора, так и для компонентов цепи меньшего двигателя вентилятора.Обязательно используйте автоматический выключатель с номиналом HACR, если это указано на паспортной табличке (см. Рисунок 3).

Рейтинг «максимального устройства защиты от перегрузки по току» – это еще одна очень важная цифра на паспортной табличке. Устройство защиты от перегрузки по току, обозначенное на оборудовании с комбинированной нагрузкой, имеет маркировку «максимальный», например «максимальный размер предохранителя». Это означает, что указанный размер не может быть превышен. Устройство может быть меньше этого максимального размера.

Рис. 4. Значения на паспортной табличке типового кондиционера

Может показаться, что проводники неправильно защищены.Однако именно комбинация максимального размера устройства защиты от короткого замыкания и замыкания на землю вместе с системой защиты от перегрузки оборудования обеспечивает максимальную токовую защиту для всех компонентов схемы. Если защита от перегрузки устанавливается на месте для герметичного мотор-компрессора с хладагентом, размер перегрузки должен соответствовать разделу 440-52 и не должен превышать значений производителя.

На Рисунке 2 паспортная табличка указывает минимальную допустимую нагрузку цепи и максимальную токовую защиту.Согласно данным паспортной таблички, проводники должны выдерживать ток 27,8 ампер. Помните, что для оборудования с комбинированной нагрузкой 125-процентный коэффициент уже используется производителем для определения общего значения 27,8 ампер. Медный провод № 10 THWN является приемлемым сечением для проводников цепи. Максимальный ток защитного устройства, обозначенный на оборудовании, составляет 40 ампер. Похоже, что проводники № 10 THWN защищены ненадлежащим образом. Это неправда. Предохранитель на 40 ампер или автоматический выключатель HACR обеспечивает защиту от короткого замыкания и замыкания на землю.Устройство защиты от перегрузки ограничивает нормальный рабочий ток до предписанных значений.

Устройство защиты от перегрузки по току может представлять собой устройство с номиналом менее 40 ампер, если оно может выдерживать пусковой и рабочий ток оборудования. Эти максимальные значения часто неправильно понимаются как единственный размер, допустимый Кодексом, хотя на самом деле это значение, которое нельзя превышать.

Оборудование, требующее двух напряжений питания

Рис. 5. Следовательно, поскольку эквивалентный ток полной нагрузки этого кондиционера равен 19.3 ампера, необходимо использовать следующий более высокий номинал, а размыкающий выключатель должен иметь как минимум 5 лошадиных сил, 230 В, однофазный номинал

Оборудование для кондиционирования воздуха и холодильное оборудование, для которого требуются две цепи питания с разным напряжением, необходимо маркировать с помощью паспортной таблички с указанием минимальной допустимой нагрузки цепи и максимальных устройств защиты от перегрузки по току, необходимых для каждой из цепей, питающих оборудование. Это может быть указано на той же табличке с именами, но чаще встречаются отдельные таблички с именами.Нередко можно увидеть в продуктовом магазине стойку холодильного компрессора, для которой требуются два контура [см. Раздел 440-4 (b)].

Рейтинг средств отключения

Правила 440-12 определяют минимальный номинал и отключающую способность отключающих средств. Если блок компрессора кондиционирования воздуха или теплового насоса состоит из герметичного двигателя-компрессора (ов) хладагента в сочетании с другими нагрузками, такими как двигатель вентилятора, номинальная мощность отключающего средства в лошадиных силах основана на суммировании всех токов на обоих. при номинальной нагрузке, а также при заторможенном роторе.Например, используя значения на типовой паспортной табличке кондиционера (см. Рисунок 4), номинальный ток нагрузки 18 ампер (RLA) двигателя компрессора добавляется к 1,3 амперному току полной нагрузки (FLA) мотор вентилятора.

Сумма 19,3 ампера считается эквивалентным током полной нагрузки для комбинированной нагрузки. Согласно таблице 430-148 NEC, номинальный ток полной нагрузки 230-вольтового однофазного 3-сильного двигателя составляет 17 ампер, в то время как номинальный ток полной нагрузки 230-вольтного однофазного электродвигателя 5 -мощность мотора составляет 28 ампер.Следовательно, поскольку эквивалентный ток полной нагрузки этого кондиционера составляет 19,3 ампера, необходимо использовать следующий более высокий номинал, а размыкающий выключатель должен иметь как минимум 5 лошадиных сил, 230 В, однофазное напряжение ( см. рисунок 5).

Рис. 6. Раздел 440-14 требует, чтобы средства отключения для оборудования для кондиционирования воздуха и охлаждения располагались в пределах видимости от оборудования, которое оно поставляет.

Номинальная сила тока отключающих средств также должна составлять не менее 115 процентов от суммы всех токов при номинальной нагрузке.Тогда этот минимальный рейтинг будет 115 процентов x 19,3 ампера = 22,19 ампера. Если средство отключения включает в себя максимальную токовую защиту параллельной цепи для блока или служит в качестве защиты от перегрузки по току, номинал, требуемый для устройства максимального тока, а не этот минимальный номинал, обычно будет определяющим фактором при выборе средства отключения. Выключатель-разъединитель с предохранителями, содержащий предохранители максимального или минимального номинала, указанного на паспортной табличке, будет превышать это минимальное требование на 115 процентов. Однако, если в качестве средства отключения используется выключатель-разъединитель без предохранителя, то эти 115% номинальной мощности и номинальной мощности будут определять минимальную номинальную мощность выключателя.

Есть еще одно соображение при выборе правильного размера отключающих средств, обслуживающих кондиционер. Номинальные характеристики отключающих средств также должны быть основаны на токах при заторможенном роторе. Обратитесь к таблице 430-151 (A) NEC для преобразования тока заторможенного ротора (LRA) в лошадиные силы. В нашем примере на паспортной табличке указано, что мотор-компрессор LRA на 96 ампер. Поскольку на паспортной табличке не указан LRA для двигателя вентилятора, мы предполагаем, что он в шесть раз больше FLA или 6 x 1.3 ампера = 7,8 ампера. Добавление этого к мотор-компрессору LRA на 96 ампер дает нам эквивалентный LRA для комбинированной нагрузки 103,8 ампер. Снова обращаясь к Таблице 430-151 NEC, мы обнаруживаем, что для однофазного двигателя 230 В с током заторможенного ротора двигателя 103,8 А выключатель должен быть рассчитан на номинальную мощность 5 лошадиных сил. См. Раздел 440-12 NEC.

Фото 6. Средства отключения могут быть расположены на или внутри оборудования для кондиционирования воздуха или холодильного оборудования.

Попытка использовать данные, указанные на паспортной табличке, для определения размеров разъединяющих средств может ввести в заблуждение. Например, рассмотрите информацию на паспортной табличке «минимальный ток цепи = 26 ″ и« максимальное устройство защиты от перегрузки по току = 35 ». Подходит ли 30-амперный разъединитель для использования с этим конкретным устройством? Вот почему важна маркировка ампер заторможенного ротора. Поскольку герметичные мотор-компрессоры с хладагентом не имеют номинальной мощности, эквивалент заблокированного ротора должен быть получен с использованием значений в Таблице 430-151 (A) или (B), в зависимости от ситуации.Используя номинальный общий ток нагрузки оборудования, мы можем определить, имеет ли отключающее средство достаточно большую номинальную мощность в лошадиных силах. Выключатели-разъединители с одинаковым номинальным током могут иметь разные значения мощности. Установщики и инспекторы должны внимательно следить за маркировкой как на оборудовании, так и на средствах отключения. Характеристики отключающих средств особенно важны для более крупного оборудования. Средства отключения для оборудования с эквивалентной номинальной мощностью, превышающей 100 лошадиных сил, должны соответствовать разделу 430-109.Если выключатели общего назначения используются в качестве средств отключения для оборудования мощностью более 100 лошадиных сил, средства отключения должны иметь маркировку «Не работать под нагрузкой». Установщик обычно наносит эту дополнительную маркировку.

Фото 7. Средства отключения могут быть расположены на или внутри оборудования для кондиционирования воздуха или холодильного оборудования.

Расположение средств отключения

Раздел 440-14 требует, чтобы средства отключения для оборудования для кондиционирования воздуха и охлаждения располагались в пределах видимости от оборудования, которое оно поставляет (см. Рисунок 6).Средства отключения могут быть расположены на или внутри оборудования для кондиционирования воздуха или холодильного оборудования. См. Фото 6 и 7.

Есть два исключения из этого общего требования. Одно исключение позволяет использовать шнур и вилку в качестве отключающих средств для переносного или оконного оборудования для кондиционирования воздуха, а другое исключение позволяет оборудованию для кондиционирования воздуха в большой промышленной технологической линии иметь средства, находящиеся вне поля зрения, но способные заблокирован в открытом положении (см. Фото 8).

Фото 8.

Сводка

UL 1995 – Нагревательное и охлаждающее оборудование. (Этот стандарт распространяется на центральное отопление, центральное кондиционирование воздуха и тепловые насосы.) UL 484 – Комнатные кондиционеры. Эти стандарты безопасности продукции подробно описывают необходимые испытания на безопасность и определяют необходимые маркировки на паспортной табличке и инструкции, прилагаемые производителем оборудования. Например, параграф 36.3 (i) UL 1995 указывает, что оборудование должно иметь маркировку «максимальный размер устройства защиты от сверхтоков.На типовой табличке будет указан размер «МАКСИМАЛЬНЫЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ» и / или «МАКСИМАЛЬНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ЦЕПИ». Если на паспортной табличке указаны только предохранители, то устройство предназначено для защиты только предохранителями. Если на паспортной табличке требуются автоматические выключатели HACR (системы отопления, кондиционирования и охлаждения), то автоматический выключатель, защищающий агрегат, должен иметь маркировку «HACR».

Если на паспортной табличке указаны и предохранители, и автоматические выключатели HACR, как в нашем примере с паспортной табличкой, то любой из них приемлем.

Процесс выбора компонентов герметичного контура мотор-компрессор несколько отличается от процесса выбора других двигателей.Использование маркировки на конечном оборудовании помогает обеспечить надлежащую защиту.

Защита от перегрузки по току цепи – журнал IAEI

Устройства максимального тока защищают проводники цепи и изоляцию проводов от перегрева. Они также ограничивают ущерб, связанный с перегревом и неисправностями оборудования, расположенного ниже по потоку. Плавкие предохранители выполняли эту функцию в первые дни распространения электроэнергии, но с начала 1900-х годов доступны автоматические выключатели все большей сложности.В этой статье основное внимание уделяется автоматическим выключателям и описывается широкий спектр доступных устройств. Основное внимание уделяется низковольтному жилому, промышленному и коммерческому оборудованию, где напряжение в цепи колеблется от 120 до 600 вольт. Это область, с которой обычно сталкиваются электрические инспекторы. Жилой район в основном обслуживается одно- и двухполюсными автоматическими выключателями в литом корпусе, в то время как промышленный и коммерческий мир в основном обслуживается более мощными одно- и двухполюсными выключателями и трехполюсными автоматическими выключателями в литом корпусе.В статье также обсуждаются силовые выключатели низкого напряжения и вакуумные выключатели среднего напряжения. В конце статьи приводится краткое описание защитных функций, доступных с помощью электронных расцепителей. К ним относятся расцепители с регулируемыми настройками и встроенным датчиком замыкания на землю, а также автоматические выключатели с возможностью связи с удаленными мониторами, в том числе через Интернет. Электроника также привносит дополнительные функции безопасности в промышленную и коммерческую область, такие как блокировка зон между автоматическими выключателями в литом корпусе и силовыми выключателями, а также дополнительные функции безопасности в жилых помещениях, такие как прерыватели цепи замыкания на землю и прерыватели цепи дуги в сочетании с автоматические выключатели для жилых помещений.

Введение

Рисунок 1. Типичный однополюсный автоматический выключатель

изнутри.

Поскольку предметом данной статьи является защита от перегрузки по току, в ней сначала рассматриваются значения слов «перегрузка» и «перегрузка по току». Также имеется краткое описание метода прерывания цепи; а именно гашение дуги в автоматическом выключателе. Затем в документе основное внимание уделяется автоматическим выключателям для жилых помещений, иногда называемым миниатюрными автоматическими выключателями, за которым следует описание промышленных / коммерческих автоматических выключателей в литом корпусе.Сюда входит обсуждение обслуживания выключателя в литом корпусе. Далее приводится описание силовых выключателей низкого напряжения и вакуумных выключателей среднего напряжения. Документ завершается обсуждением роли электроники в защите цепей, включая ссылки на последние разработки в области коммуникационных возможностей через Интернет и упоминание новых устройств безопасности, таких как прерыватели цепи от дугового замыкания.

Максимальная токовая защита и прерывание дуги

Рисунок 2.Типичный диапазон продолжительного тока составляет 15–225 А, а типичные номинальные значения тока короткого замыкания составляют 10–42 кА. Представлены типичные автоматические выключатели для жилых помещений

Все автоматические выключатели имеют основную функцию защиты проводников цепи путем обнаружения и отключения сверхтоков. Такие повреждения могут включать относительно небольшие токи, такие как перегрузки, или большие сверхтоки короткого замыкания, связанные с замыканиями между проводниками. Определения терминов из Национального электротехнического кодекса1 следующие:

Перегрузка по току. Любой ток, превышающий номинальный ток оборудования или допустимую допустимую нагрузку проводника. Это может быть результатом перегрузки, короткого замыкания или замыкания на землю.

Перегрузка. Эксплуатация оборудования при превышении номинальной номинальной нагрузки или номинальной допустимой нагрузки или проводника с превышением номинальной допустимой токовой нагрузки, которая, если она сохраняется в течение достаточного периода времени, может вызвать повреждение или опасный перегрев. Неисправность, такая как короткое замыкание или замыкание на землю, не является перегрузкой.

Определение перегрузки2 по МЭК дает дополнительную ясность:

Перегрузка .Условия эксплуатации в электрически неповрежденной цепи, вызывающие перегрузку по току.

Рисунок 3. Схема трехфазного выключателя в литом корпусе

Все автоматические выключатели прерывают ток, разделяя токоведущие контакты. Электрическая дуга возникает в последней точке контакта, и в цепи переменного тока эта дуга проводит ток в цепи до тех пор, пока волна тока не пройдет через ноль. Плазма дуги состоит из ионизированного окружающего материала, например воздуха и паров металла, и имеет температуру, превышающую 5000 ° C.Дуга непрерывно получает мощность от цепи, измеряемую напряжением дуги, умноженным на ток дуги, и постоянно теряет мощность из-за теплопроводности, излучения и конвекции. При нулевом токе потребляемая мощность отключается, полярность контактов меняется на противоположную, и существует гонка между факторами, которые имеют тенденцию охлаждать плазму дуги, и факторами, такими как напряжение цепи, которые имеют тенденцию вызывать повторное зажигание дуги. Следует отметить, что управляемые дуги в устройствах максимального тока выполняют чрезвычайно полезную функцию.Если дуга не возникнет во время разъединения контактов, ток в цепи мгновенно упадет до нуля, вызывая высокие перенапряжения в индуктивных элементах, таких как двигатели и трансформаторы. Автоматические выключатели предназначены для прерывания токов короткого замыкания в диапазоне от 10 кА в электрических цепях жилого помещения до 200 кА в промышленных и коммерческих цепях, и большая часть этой конструкции включает управление соответствующей сильноточной дугой внутри автоматического выключателя с гашением дуги и прерывание цепи при нулевом токе.

Автоматические выключатели в литом корпусе для жилых помещений

Бытовые устройства защиты от сверхтоков, такие как миниатюрные автоматические выключатели, предназначены для защиты проводников цепи путем автоматического размыкания до того, как повреждение проводника будет вызвано чрезмерным омическим нагревом в квадрате I. Защита достигается за счет того, что кривая срабатывания выключателя, время-токовая кривая, ниже соответствующих характеристик теплового повреждения проводника. Как и в большинстве автоматических выключателей, заряженная пружина вызывает разъединение контактов при срабатывании механизма.

Рис. 4. Ассортимент промышленных / коммерческих автоматических выключателей в литом корпусе

Автоматические выключатели для жилых помещений – это термомагнитные устройства. При слаботочных перегрузках выключатель срабатывает из-за нагрева внутреннего биметалла. На токи короткого замыкания автоматический выключатель должен срабатывать быстрее, а выключатель срабатывает «мгновенно» из-за внутренних магнитных сил. Типичный однополюсный автоматический выключатель изнутри показан на рисунке 1.

Действие теплового отключения достигается за счет использования биметалла, нагреваемого током нагрузки. Биметалл состоит из двух скрепленных вместе металлических полос. Каждая полоса имеет разную скорость теплового расширения. Нагревание биметалла из-за тока перегрузки приведет к изгибу или деформации биметалла. Металл с большей скоростью расширения будет находиться за пределами кривой изгиба. При длительной перегрузке отклоняющий биметалл физически толкает переключающую планку, вызывая разблокировку рабочего механизма.Время, необходимое для изгиба биметалла, разблокировки механизма и отключения автоматического выключателя, изменяется обратно пропорционально току.

Действие магнитного отключения достигается за счет магнитных сил, связанных с высокими токами короткого замыкания. Якорь перемещается в ответ на эти силы, освобождает механизм и вызывает срабатывание прерывателя.

Автоматические выключатели

для жилых помещений соответствуют требованиям UL 4893 и относятся к общей категории4, в которую входят одно- и двухполюсные автоматические выключатели с длительным током не более 225 А и номинальным напряжением 120 В, 127 В, 120/240 В.Эти прерыватели также могут использоваться в промышленных / коммерческих приложениях. Типичный диапазон продолжительного тока составляет 15–225 А, а типичные номинальные значения тока короткого замыкания составляют 10–42 кА. Типичные автоматические выключатели для жилых помещений показаны на рисунке 2.

Автоматические выключатели в литом корпусе промышленного / коммерческого назначения

Схема трехфазного автоматического выключателя в литом корпусе показана на рисунке 3. Функция литого корпуса (рамы) заключается в обеспечении изолированного корпуса для установки всех компонентов.Приводной механизм одновременно размыкает и замыкает три набора контактов (обычное размыкание) и приводится в действие подпружиненным механизмом. Пружины заряжаются при перемещении рукоятки сначала в положение «выключено», а затем в положение «включено». Движение расцепителя расцепляет механизм, а в термомагнитном выключателе это движение снова инициируется либо биметаллом, либо магнитным расцепителем. На рисунке 3 каждый полюс содержит электромагнит, обмотка которого включена последовательно с током нагрузки. Когда происходит короткое замыкание, ток, проходящий через проводник цепи, вызывает быстрое увеличение напряженности магнитного поля электромагнита в выключателе и притягивает якорь.Когда якорь притягивается к электромагниту, якорь вращает расцепляющий стержень, вызывая расцепление механизма и срабатывание автоматического выключателя.

В каждом полюсе обычно есть один неподвижный и один подвижный контакт. При отключении между разделительными контактами возникает дуга, и затем эта дуга регулируется дугогасителями (дугогасителями) с прерыванием при нулевом токе. Промышленные / коммерческие автоматические выключатели в литом корпусе могут быть оснащены множеством функций. Корпуса большего размера часто оснащаются электронными расцепителями, позволяющими лучше контролировать время-токовые отключающие характеристики.Это позволяет, например, точно согласовать между собой последовательно подключенные устройства максимального тока. Электронные расцепители также могут быть спроектированы для обнаружения замыканий на землю и токов утечки на землю, а устройства, оборудованные возможностями связи, могут отправлять информацию о состоянии выключателя и дополнительную информацию, такую ​​как потребление энергии в цепи, на удаленные мониторы или системы удаленного сбора данных.

Все трехполюсные автоматические выключатели, а также одно- и двухполюсные выключатели с номинальным током более 225 А и номинальным напряжением выше 240 В обычно классифицируются4 как промышленные / коммерческие автоматические выключатели.Эти автоматические выключатели также соответствуют требованиям UL 4893. Важной подкатегорией являются автоматические выключатели с ограничением тока, которые спроектированы так, чтобы вызывать чрезвычайно быстрое нарастание дугового напряжения. Эти выключатели4 при работе в пределах своего диапазона ограничения тока ограничивают пропускаемый квадрат I до значения, меньшего, чем квадрат I полупериода симметричного предполагаемого тока короткого замыкания.

Типовые размеры корпуса промышленных / коммерческих автоматических выключателей находятся в диапазоне от 125 до 3000 А, типичное напряжение составляет от 120 до 600 В, а номинальный ток короткого замыкания – от 10 кА до 200 кА.На рис. 4 показан ряд промышленных / коммерческих автоматических выключателей в литом корпусе.

Три основных особенности автоматических выключателей: 1) они являются общими срабатываниями и, следовательно, изолируют все фазы цепи, 2) они могут быть снабжены электронными усовершенствованиями, и 3) их можно многократно сбрасывать без замены. Поскольку автоматические выключатели в литом корпусе не предназначены для размыкания для проверки и технического обслуживания, срок службы и техническое обслуживание этих переустанавливаемых автоматических выключателей будет рассмотрено.

Необходимо техническое обслуживание всех устройств защиты от сверхтоков. Их необходимо содержать в подходящей среде и периодически проверять их состояние. В частности, когда устройство защиты от перегрузки по току срабатывает автоматически, надлежащая практика требует, чтобы источник перегрузки по току был локализован, и что состояние устройства защиты от перегрузки по току должно быть проверено до повторного включения цепи. Конкретные требования к обслуживанию выключателя в литом корпусе и связанные с этим соображения относительно срока службы выключателя следующие.

Рис. 5. Типичные рамки силовых выключателей низкого напряжения

При надлежащем обслуживании автоматические выключатели в литом корпусе обеспечивают надежную защиту в течение многих лет. Однако точный срок службы выключателя зависит от его режима работы и окружающей среды. Что касается рабочего режима, для большинства цепей будут периодические условия перегрузки или условия слаботочного замыкания. Здесь срок эксплуатации составит десятки лет.В других цепях время от времени будут возникать сильные замыкания, связанные с током короткого замыкания. Это сократит срок службы автоматического выключателя и может потребовать замены автоматического выключателя. Здесь отмечается, что автоматические выключатели в литом корпусе при оценке в соответствии со стандартом UL 489 «Автоматические выключатели в литом корпусе, переключатели в литом корпусе и корпуса автоматических выключателей» 3 подвергаются условиям замыкания на болтах при максимальном коротком замыкании – текущий рейтинг в двух отдельных тестах. Таким образом, автоматические выключатели имеют ограниченную отключающую способность, а выключатели, которые испытывают несколько коротких замыканий, должны пройти тщательный осмотр с заменой при необходимости.

Что касается воздействия окружающей среды, автоматические выключатели иногда подвергаются воздействию высоких температур окружающей среды, высокой влажности и других условий окружающей среды, которые неблагоприятно сказываются на длительной работе. Например, промышленные предприятия могут иметь агрессивную среду или могут быть связаны с запыленной средой, которая может повлиять на рабочие части.

Не предполагается, что автоматические выключатели в литом корпусе разбираются для проверки. Однако состояние автоматических выключателей в литом корпусе можно оценить с помощью NEMA AB4 «Руководства по проверке и профилактическому обслуживанию автоматических выключателей в литом корпусе, используемых в промышленных и коммерческих целях».”5

На этот документ следует обращаться во время периодического технического обслуживания или во время специальной проверки после неисправности, связанной с большим током короткого замыкания. Документ предназначен для обеспечения надлежащего технического обслуживания автоматических выключателей в литом корпусе и содержит рекомендации по замене автоматического выключателя.

NEMA AB4 разделен на отдельные разделы, посвященные:

• Инспекционные процедуры
• Профилактическое обслуживание
• Процедуры испытаний
• Процедуры тестирования дополнительных устройств

В разделе, посвященном процедурам проверки, описываются тепловые и визуальные проверки состояния выключателя.Перегрев автоматического выключателя потребует дальнейшего исследования, а трещины в литом корпусе, безусловно, потребуют замены автоматического выключателя.

Раздел, посвященный профилактическому обслуживанию, гарантирует, что срок службы выключателя не зависит от внешних условий. Цели заключаются в том, чтобы автоматический выключатель работал в чистой окружающей среде, чтобы соединения на выводах были затянуты должным образом и находились в хорошем состоянии, а также чтобы автоматический выключатель был правильно подключен.

Рис. 6. Как показано в разрезе на рис. 6, два контакта расположены напротив друг друга внутри вакуумной оболочки

Раздел, посвященный процедурам испытаний, посвящен неразрушающим испытаниям, которые могут использоваться для проверки конкретных рабочих характеристик автоматических выключателей в литом корпусе: испытание механической работы, испытание сопротивления изоляции, испытание сопротивления отдельных полюсов (испытание на падение милливольт), перегрузка по току с обратнозависимой выдержкой времени. Испытание, испытание на срабатывание при мгновенной перегрузке по току и испытание на удержание номинального тока.Несоблюдение одного или нескольких из этих тестов может привести к замене автоматического выключателя.

Таким образом, после автоматического отключения по току состояние любого защитного устройства должно быть проверено до повторного включения цепи. Для автоматических выключателей в литом корпусе состояние выключателя оценивается без размыкания или разборки выключателя. Для событий отключения, вызванных перегрузками и слаботочными неисправностями, оценка обычно принимает форму визуального осмотра и механической работы.Однако автоматические выключатели, которые испытали несколько коротких замыканий с высоким током, о чем свидетельствуют условия в источнике сбоев, должны пройти тщательную проверку в соответствии с руководящими принципами NEMA AB4. Этот документ также следует использовать для рекомендуемого периодического профилактического обслуживания.

Силовые автоматические выключатели

В целом автоматические выключатели в литом корпусе применяются после силовых выключателей низкого напряжения и предназначены для подключения к цепям, состоящим из изолированных проводов и изолированных кабелей, а не из неизолированных шин.Как упоминалось ранее, основная функция этих автоматических выключателей в литом корпусе заключается в защите проводника и изоляции проводов, поэтому испытания по стандарту UL 489 включают провод в процедуры испытаний. Напротив, силовые выключатели низкого напряжения обычно подключаются через шинную сеть в распределительном устройстве. Поэтому стандарты ANSI6 включают проводники шин в процедуры испытаний. Другое общее отличие состоит в том, что силовые выключатели низкого напряжения, расположенные на входе, обычно имеют «кратковременный номинальный ток», который позволяет этим автоматическим выключателям оставаться включенными во время устранения повреждения с помощью автоматического выключателя, расположенного на выходе.Это оптимизирует доступность питания для параллельных цепей ниже по потоку, защищенных одним выключателем на входе.

Для силовых выключателей типичные диапазоны постоянного тока составляют 800–5000 А, типичные диапазоны напряжения 240–600 В и типичные диапазоны тока короткого замыкания 40–100 кА. На Рисунке 5 показаны типичные корпуса силовых выключателей низкого напряжения.

Основные различия между силовыми выключателями низкого напряжения и автоматическими выключателями в литом корпусе следующие 7:

Силовые выключатели низкого напряжения проходят испытания на «кратковременный рабочий цикл».Это испытание демонстрирует, что силовой выключатель низкого напряжения может оставаться замкнутым (или «удерживаться») в течение не менее 0,5 секунды, в то время как выключатель, расположенный ниже по цепи (фидер), имеет возможность устранить неисправность. Кроме того, главный автоматический выключатель должен продолжать «удерживаться» в том случае, если последующий выключатель впоследствии снова замыкается, неисправность все еще присутствует, и последующий выключатель должен снова размыкаться, чтобы изолировать неисправность.

Низковольтные силовые выключатели

также проходят испытание на «рабочий цикл по току короткого замыкания».Испытание демонстрирует, что главный выключатель низковольтной цепи питания может оставаться включенным в течение не менее 0,5 секунды, в то время как выключатель цепи ниже по цепи (фидер) имеет возможность устранить неисправность, но если ток повреждения сохраняется, главный прерыватель цепи должен отключиться и прерывать. Опять же, продолжающееся замыкание главного выключателя обеспечивает бесперебойное питание незатронутых нижестоящих цепей и оптимизирует координацию.

Рис. 7. Типовые выключатели среднего напряжения, использующие технологию вакуумных прерывателей

Силовые выключатели низкого напряжения оснащены механизмами накопления энергии.Это позволяет выполнять последовательности размыкания контактов, повторного замыкания контактов и повторного размыкания контактов, которые могут быть активированы удаленно или локально.

Силовые выключатели низкого напряжения могут обслуживаться и ремонтироваться. Это важно для приложений, в которых замена автоматического выключателя неудобна и важен продленный срок службы. Кроме того, эти выключатели используются в основном в выкатных распределительных устройствах. Таким образом, силовые выключатели низкого напряжения обычно конструируются с установленными сзади контактами отключения первичной обмотки, чтобы выключатель можно было подключать и отключать от штырей первичной цепи в распределительном устройстве.

Силовые выключатели

проходят однополюсные испытания при 87% номинального тока отключения при линейном напряжении. Это отражает возможность возникновения высоких однополюсных токов короткого замыкания в верхней части цепи. В частности, такие автоматические выключатели подходят для трансформаторов с заземленным треугольником.

Оба стандарта UL 1066 и UL 489 охватывают аналогичные диапазоны постоянного тока. Однако, поскольку силовые выключатели низкого напряжения устанавливаются перед выключателями в литом корпусе, и поскольку они обычно питают несколько параллельных цепей ниже по потоку, силовые выключатели низкого напряжения обычно являются устройствами с большим постоянным током.

Все силовые выключатели низкого напряжения

рассчитаны на 100 процентов номинального постоянного тока в распределительном устройстве. Для автоматических выключателей в литом корпусе в корпусах максимальный ток цепи составляет 80 процентов от номинального тока, хотя доступны автоматические выключатели со 100-процентным номинальным током.

Вакуумные силовые выключатели среднего напряжения

В низковольтных цепях величина тока короткого замыкания в цепи ограничена напряжением, возникающим на дуге между разделительными контактами.Это дуговое напряжение в десятки или, возможно, сотни вольт может приближаться к напряжению цепи, что приводит к ограничению тока. Однако в цепях среднего напряжения от 2,3 кВ до 38 кВ напряжение дуги мало по сравнению с напряжением цепи, и автоматический выключатель испытывает полный доступный ток короткого замыкания.

Для максимальной токовой защиты среднего напряжения предпочтительной является вакуумная технология. Здесь каждый полюс трехфазного выключателя содержит вакуумный прерыватель обманчиво простой конструкции.Как показано в разрезе на фиг. 6, два контакта расположены напротив друг друга внутри вакуумной оболочки.

В условиях перегрузки по току токоведущие контакты разъединяются, и возникает дуга в парах металла, испаряемых из локальных горячих точек, возникающих на контактах. Ток в цепи проходит через плазму дуги, образованную из паров ионизированного металла. Во время протекания тока происходит постоянное испарение из локальных горячих точек на контактах с постоянной конденсацией ионизированного пара металла на более широких контактных поверхностях и на экране конденсации пара.При нулевом токе подвод энергии к дуге прекращается, и испарение прекращается. Однако потеря межконтактного ионизированного пара продолжается, и состояние вакуума восстанавливается. Далее полярность контактов меняется. Это приводит к быстрому изменению области межконтактного контакта с электрического проводника на изолятор в течение микросекунд при нулевом токе.

Ключевыми моментами в конструкции вакуумного прерывателя являются выбор и создание материала контактов, конструкция контактов для управления дугой и создание вакуумной оболочки, которая поддерживает состояние высокого вакуума в течение десятков лет.На рисунке 7 показаны типичные выключатели среднего напряжения, использующие технологию вакуумных прерывателей.

Электроника в защите цепи

Термомагнитные расцепители экономичны и компактны. Они используются эффективно и результативно на протяжении многих лет. Их функцию также могут выполнять электронные расцепители. Первое использование электроники в 1960-х годах было связано с защитными реле для автоматических выключателей среднего напряжения. С начала 1970-х годов электронные расцепители все чаще применялись в силовых автоматических выключателях и больших типоразмерах промышленных / коммерческих автоматических выключателей в литом корпусе.Настоящее стремление состоит в том, чтобы сделать электронные расцепители доступными вплоть до типоразмера 250 А и ниже. Преимущество электронных расцепителей состоит в том, что кривые время-ток можно легко регулировать; как для уставок фазного тока, так и для уставок встроенных устройств защиты от замыканий на землю 4. Эта гибкость обеспечивает координацию между последовательно соединенными устройствами защиты от перегрузки по току, так что при возникновении неисправности только устройство, находящееся непосредственно перед повреждением, отключает цепь. Еще одним преимуществом является то, что характеристика срабатывания не зависит от температуры окружающей среды.

Электронные схемы автоматических выключателей также могут иметь средства связи. Сначала это ограничивалось такими приложениями, как зонно-селективная блокировка. Здесь силовой выключатель на входе настроен на отключение без преднамеренной задержки, но сигнал ограничения срабатывания от автоматического выключателя может заставить силовой выключатель оставаться включенным в течение настроек до 0,5 секунды, максимальной кратковременной продолжительности. Когда неисправность происходит на стороне нагрузки селективно скоординированного выключателя, расположенного ниже по цепи, этот выключатель ниже по цепи сообщает, что неисправность обнаружена, а выключатель питания выше по цепи затем позволяет выключателю ниже по цепи отключить неисправность.Однако, если неисправность возникает между силовым выключателем и последующим выключателем, сигнал ограничения не поступает от нижнего автоматического выключателя, и силовой выключатель устраняет неисправность без какой-либо преднамеренной задержки.

Коммуникационные возможности теперь используются8 для передачи данных на удаленные мониторы или системы сбора данных. Первоначальная информация ограничивалась статусом открытия / закрытия. За этим последовала информация о «причине отключения», а совсем недавно – данные электрических измерений и полные данные о качестве электроэнергии.Фактически, теперь можно из удаленного места контролировать и диагностировать электрическую ситуацию на промышленном предприятии в целом на основе информации, передаваемой через Интернет.

Достижения в области электроники также повысили безопасность автоматических выключателей для жилых помещений. Прерыватели цепи замыкания на землю доступны уже много лет9, и эти прерыватели цепи, помимо защиты проводки параллельной цепи от сверхтоков, обеспечивают защиту персонала от поражения электрическим током в шнурах и оборудовании, подключенном к розеткам.Прерыватели цепи от дугового замыкания10 были внедрены в течение последних пяти лет. Эти устройства распознают специфические характеристики дугового замыкания и затем прерывают цепь. В сочетании с автоматическими выключателями для жилых помещений и расположенными в начале ответвления цепи, эти AFCI уменьшают влияние электрических дуг в проводке ответвленной цепи и в шнурах, подключенных к розеткам. Также доступны автоматические выключатели для жилых помещений с комбинированной защитой GFCI / AFCI.

Сводка

Автоматические выключатели защищают проводники цепи от перегрузки по току.Для этого сначала обнаруживается перегрузка по току, а затем отключается перегрузка по току с последующей изоляцией. Термомагнитные расцепители или электронные расцепители защиты обнаруживают перегрузку по току. Прерывание и изоляция достигаются путем зажигания дуги между разделяющими контактами с последующим гашением дуги. Автоматические выключатели в целом можно разделить на низковольтные автоматические выключатели в литом корпусе для жилых помещений, низковольтные промышленные / коммерческие автоматические выключатели в литом корпусе, силовые выключатели низкого напряжения и выключатели среднего напряжения.Можно ожидать, что общая система распределения электроэнергии будет включать в себя выключатели всех классов. Электроника повысила уровень сложности расцепителей, включая возможности связи, и позволила использовать дополнительные функции безопасности, такие как защита от ударов с помощью GFCI и усиленная противопожарная защита с помощью AFCI.

---

1 NFPA 70, Национальный электротехнический кодекс 2002, статья 100, (Национальная ассоциация противопожарной защиты, Куинси, Массачусетс, 2002), стр. 70-37.

2 «Международный стандарт на низковольтные распределительные устройства и устройства управления, Часть 1: Общие правила», Стандарт Международной электротехнической комиссии IEC 60947-1, третье издание, 1999-02.

3 «Стандарт UL по безопасности для автоматических выключателей в литом корпусе, переключателей в литом корпусе и кожухов автоматических выключателей», UL-489, (Underwriters Laboratories, девятое издание), 31 октября 1996 г.

4 «Автоматические выключатели в литом корпусе и их применение», NEMA AB3-2001, (Национальная ассоциация производителей электрооборудования).

5 «Рекомендации по проверке и профилактическому обслуживанию автоматических выключателей в литом корпусе, используемых в промышленных и коммерческих целях», NEMA AB4-2000 (Национальная ассоциация производителей электрооборудования).Признан американским национальным стандартом (ANSI).

6 «Стандарт UL по безопасности для силовых выключателей низкого напряжения переменного и постоянного тока, используемых в корпусах», UL 1066, (Underwriters Laboratories, третье издание), 30 мая 1997 г. Признан американским национальным стандартом (ANSI).

7 Кимблин, К. В. и Лонг, Р. В., «Сравнение требований к испытаниям для низковольтных автоматических выключателей», IEEE Industry Applications Magazine, январь / февраль 2000 г., стр. 45-52.

8 Энгель, Дж. К., Мерфи, В. Д., Оравец, Д.М., «Дистанционный мониторинг автоматических выключателей», Протокол конференции IEEE Industry Applications Conference 1999 г., Феникс, Аризона, октябрь 1999 г., стр.2344-2347

9 «Сверхтоки и минимальные токи – все о GFCI и AFCI», Эрл У. Робертс, (Reptec, Mystic, CT), 2000.

10 Кимблин, К.У., Энгель, Дж. К., и Клэри, Р. Дж., «Прерыватели цепей от дугового замыкания, новая технология электробезопасности в жилых помещениях», Новости IAEI, том 72, номер 4, июль / август 2000 г., с. 26-31.

46 Свода федеральных правил, § 129.380 – Максимальная токовая защита. | CFR | Закон США

§ 129.380 Защита от перегрузки по току.

(a) Защита от перегрузки по току должна быть предусмотрена для каждого незаземленного проводника, чтобы размыкать электрическую цепь, если ток достигает значения, вызывающего чрезмерную или опасную температуру в проводе или его изоляции.

(b) Каждый проводник цепи управления, блокировки или индикатора, такой как проводник для прибора, контрольной лампы, светового датчика заземления или трансформатора напряжения, должен быть защищен устройством максимального тока.

(c) Каждый генератор должен быть защищен устройством максимального тока, установленным на значение, не превышающее 115 процентов от номинальной полной нагрузки генератора.

(d) Цепи систем управления рулевым механизмом должны быть защищены от короткого замыкания.

(e) Каждая фидерная цепь для рулевого механизма должна быть защищена автоматическим выключателем, который соответствует §§ 58.25-55 (a) и (b) данной главы.

(f) Каждая ответвленная цепь для освещения должна быть защищена от сверхтока предохранителями или автоматическими выключателями.Ни предохранители, ни автоматические выключатели не могут быть рассчитаны на ток более 30 ампер.

(g) Каждый провод должен быть защищен в соответствии с его допустимой токовой нагрузкой. Если допустимая допустимая токовая нагрузка не соответствует стандартному размеру устройства, может использоваться следующее более мощное устройство максимального тока, при условии, что оно составляет менее 150 процентов от допустимой токовой нагрузки проводника.

(h) Должно быть установлено устройство максимального тока, чтобы защитить каждый провод двигателя и аппаратуру управления от перегрузки по току из-за короткого замыкания или замыкания на землю.Каждое устройство максимального тока должно выдерживать пусковой ток двигателя.

(i) Аварийный выключатель должен быть предусмотрен в каждом обычно незаземленном силовом проводе от аккумуляторной батареи. Переключатель должен быть доступен от аккумулятора и расположен как можно ближе к нему.

(j) Ни один заземленный провод цепи не может быть отключен выключателем или автоматическим выключателем, если все незаземленные проводники не отключены одновременно.

(k) На стороне питания и рядом с каждым предохранителем должны быть предусмотрены средства отключения, чтобы отключить предохранитель для осмотра и обслуживания.

(1) Должен быть предусмотрен способ блокировки средств отключения в открытом состоянии, если только средства отключения цепи с предохранителями не находятся в пределах видимости оборудования, которое питает цепь.

(m) Каждый предохранитель должен быть картриджного типа и быть зарегистрирован Underwriters Laboratories (UL) или другой независимой лабораторией, признанной Комендантом.

(n) Каждый автоматический выключатель должен соответствовать UL 489 и иметь тип с ручным сбросом, предназначенный для:

(1) обратная задержка;

(2) Защита от мгновенного короткого замыкания; а также

(3) Режим переключения, если выключатель используется в качестве переключателя.

(o) Каждый автоматический выключатель должен указывать, разомкнут он или замкнут.

Свод правил штата Калифорния, раздел 8, раздел 2553.18. Защита от перегрузки по току – кратковременный рейтинг.

Эта информация предоставляется бесплатно Департаментом производственных отношений. со своего веб-сайта www.dir.ca.gov. Эти правила предназначены для удобство пользователя, и не дается никаких заверений или гарантий, что информация актуален или точен.См. Полный отказ от ответственности на странице https://www.dir.ca.gov/od_pub/disclaimer.html.

Подраздел 5. Приказы по электробезопасности
Группа 1. Приказы по низковольтной электробезопасности.
Статья 71. Киностудии и аналогичные объекты.

---

---

Автоматические устройства защиты от перегрузки по току (автоматические выключатели или предохранители) для освещения сцены киностудии и кабели сцены для такого освещения сцены должны быть такими, как указано в пунктах (a) – (e) ниже.

ПРИМЕЧАНИЕ. Особое внимание уделяется киностудиям и аналогичным местам, поскольку периоды съемок непродолжительны.

(a) Сценические кабели. Сценические кабели для освещения сценических декораций должны быть защищены устройствами максимального тока.

(б) Питатели. В зданиях, используемых в основном для производства кинофильмов, фидеры от подстанций к ступеням должны быть защищены устройствами максимального тока (обычно располагающимися на подстанции) с подходящим номинальным током.Устройства максимального тока должны иметь многополюсное или однополюсное групповое управление. В нейтральном проводе не требуется полюса или устройства защиты от сверхтока. Настройка устройства максимального тока для каждого фидера не должна превышать 400% допустимой токовой нагрузки фидера.

(c) Доски локаций. Защита от перегрузки по току (предохранители или автоматические выключатели) должна быть предусмотрена на «платах размещения». Предохранители в «платах размещения» должны иметь номинальный ток не более 400% допустимой токовой нагрузки кабелей между «платами размещения» и коробками для розеток.

(d) Коробки для заглушек. Если в розеточных коробках не предусмотрены устройства защиты от сверхтоков, каждый кабель или шнур размером меньше № 8, подводимый через коробку, должен быть присоединен к клеммной коробке с помощью вилки, содержащей два патронных предохранителя или автоматический выключатель. Номинал предохранителей или уставка автоматического выключателя не должны превышать 400 процентов безопасной допустимой токовой нагрузки кабелей или шнуров.

е) Освещение. Рабочие фары, торшеры и осветительные приборы должны быть подключены к коммутационным коробкам с помощью вилок, содержащих два патронных предохранителя не более 20 ампер, или их разрешается подключать к специальным розеткам в цепях, защищенных предохранителями или автоматическими выключателями номиналом не более 20 А. более 0 ампер.Предохранители вилки не должны использоваться, если они не находятся на стороне нагрузки предохранителя или автоматических выключателей на «платах размещения».

(Раздел 24, Часть 3, Раздел 530-18.)

ПРИМЕЧАНИЕ: Уполномоченный орган: Раздел 142.3 Трудового кодекса. Ссылка: раздел 142.3 Трудового кодекса; и Раздел 18943 (c), Кодекс здоровья и безопасности.

ИСТОРИЯ

1. Редакционная поправка подана 11-2-83 (регистр 83, № 45).

2.Поправка к подразделу (е) подана 8-27-86; начиная с тридцатого дня после этого (Регистр 86, № 37).

Вернуться к статье 71 Содержание

Разница между перегрузкой по току, перегрузкой и перенапряжением

Основная разница между перегрузкой, перегрузкой по току и перенапряжением

Новички и новички должны прояснить основные понятия из-за сбивающих с толку терминов, используемых в теориях и исследованиях электротехники и электроники, таких как короткое замыкание, перегрузка по току , перенапряжения и перегрузки и т. д.

Эти термины и выражения имеют вероятное значение, но имеют разные характеристики, такие как перегрузка и короткое замыкание, перенапряжение и высокое напряжение и т. Д. Теперь давайте посмотрим, каковы различия между перегрузкой, перенапряжением и сверхтоком.

Что такое перегрузка по току?

Перегрузка по току – это состояние, при котором в цепи начинает течь чрезмерный ток из-за перегрузки и особенно короткого замыкания.

В случае короткого замыкания в цепи начинает течь очень высокий ток, когда уровень напряжения на клеммах нагрузки становится почти нулевым, что приводит к нарушению изоляции, возгоранию, повреждению оборудования и энергосистемы даже к серьезному и опасному взрыву .

Например, точка отключения автоматического выключателя на 125 А (магнитное расцепление), рассчитанное на 200%, подключена к цепи нагрузки 100 А. Когда ток нагрузки увеличится и достигнет предела 125 А, он в конце концов отключится. Если ток увеличится до 200 А, выключатель сработает мгновенно и защитит цепь от перегрузки по току из-за короткого замыкания и т.д. цепь, приводящая к повреждению подключенного оборудования.

Предохранители, автоматические выключатели, реле максимального тока, ограничители тока, датчики температуры и твердотельные переключатели питания используются против устройств защиты от сверхтока. Кроме того, термомагнитный прерыватель цепи используется как для защиты от перегрузки по току, так и для защиты от перегрузки.

Что такое перегрузка?

Электрическая перегрузка – это состояние, при котором нагрузка потребляет больше тока, чем нормальный или номинальный ток.

Например, провод калибра 12 может безопасно пропускать ток 20 ампер.Цепь может быть защищена минимум 20 А или 125% тока нагрузки, т.е. (20 А тока нагрузки x 125% = 25 А). В этом случае для защиты мы должны использовать автоматический выключатель на 25 А. Теперь, если мы используем автоматический выключатель на 30–35 А вместо номинального выключателя, это означает, что автоматический выключатель будет пропускать ток от 30 до 35 ампер в цепь нагрузки, которая течет по проводам, рассчитанным на 20 А. Другими словами, автоматический выключатель может пропускать ток, превышающий номинальный, который может выдерживать ток только до 20 А. В этом случае провода могут нагреться и загореться или повредить цепь и подключенные приборы, в то время как выключатель не сработает, поскольку мы не использовали автоматический выключатель надлежащего размера и номинала для защиты .

Другим примером перегрузки является подключение нагрузки 1,5 кВт к генератору, инвертору или трансформатору мощностью 1 кВт и т. Д. Или когда через цепь протекает ток, в 1,5 раза превышающий номинальный.

Перегрузка – это перегрузка по току в цепи, которая вызывает перегрев подключенного устройства, следовательно, перегрузка – это тип перегрузки по току.

Защита от перегрузки:

Защита от перегрузки – это фактически защита от перегрева из-за протекания сверхтока в цепи в течение определенного времени.

Плавкие предохранители и реле перегрузки используются для защиты от перегрузки, тогда как термомагнитный выключатель используется как для защиты от перегрузки по току, так и для защиты от перегрузки. «Магнитный» элемент обеспечивает защиту от перегрузки по току, а «тепловой» элемент защищает схему от «перегрузки», когда он работает по кривой с обратнозависимой выдержкой времени, т.е. время отключения становится меньше при увеличении тока.

Обычно схема защиты от перегрузки срабатывает, когда в цепи начинает протекать ток, на 120–160% больший, чем номинальный ток источника питания.

Что такое перенапряжение?

Перенапряжение – это состояние, при котором рабочее напряжение или напряжение питания выше номинального напряжения системы, указанного производителем.

Как следует из названия, перенапряжение – это напряжение питания устройства, превышающее его номинальное номинальное напряжение. Короче говоря, напряжение выше допустимого называется перенапряжением.

Обычно, когда напряжение питания увеличивается до 1,1 (что составляет 110%) от номинального напряжения устройства, известно перенапряжение, если не указано иное производителем.

Например, если номинальное напряжение, указанное на паспортной табличке, номинальное напряжение машины составляет 230 В переменного тока ± 10%. Теперь, если напряжение питания увеличивается до 250 В +, система становится нестабильной из-за перенапряжения (потерь в стали), что приводит к чрезмерному нагреву и может повредить устройство и оборудование.

Защита от перенапряжения: Перенапряжение

, вызванное ударами молнии, энергосистемой, импульсными перенапряжениями, нарушением изоляции и т. Д., Может быть защищено лавинными диодами, резисторами, зависящими от напряжения (VDR), газоразрядными клапанами, громоотводами, дугогасительными устройствами и т. Д.

Как правило, электронные схемы на основе стабилитронов в основном используются для защиты от перегрузки малого уровня. Схема защиты от перенапряжения сработает, когда напряжение питания возрастет на 110–130% выше номинального напряжения устройства. Таким образом, он отключит питание, чтобы защитить устройство от перенапряжения, которое может привести к повреждению подключенного устройства.

Связанные сообщения:

Введение в исследование базовой защиты и координации от сверхтоков – Основы PAC

Защита от перегрузки по току – это самая базовая защита от чрезмерных токов, возникающих в результате системных неисправностей.Как правило, на неисправности энергосистемы указывает внезапное и значительное увеличение тока, поэтому этот тип защиты является преобладающим. Защита от перегрузки по току часто является самой простой и дешевой в использовании, но в большинстве случаев ее применение, как правило, затруднено.

Защита от перегрузки по току в основном используется в системах распределения электроэнергии и промышленных системах по следующим причинам:

• Простой и недорогой
• Часто используются только трансформаторы тока, поскольку направленная максимальная токовая защита обычно не требуется
• На величину повреждения не оказывают существенного влияния изменения в высоковольтной системе передачи и в основном это зависит от места повреждения

Защита от перегрузки по току также широко используется в качестве резервной защиты, особенно для линий электропередачи и силовых трансформаторов.Тем не менее, следует проявлять осторожность, учитывая его тенденцию либо выходить за пределы защитной зоны, либо недооценивать ее.

Максимальная токовая защита и координация

Рассмотрим, например, однолинейную схему ниже.

Рисунок 1. Уровни неисправности

С точки зрения избирательности, чтобы обеспечить очень высокий уровень непрерывности обслуживания, защитные устройства на каждой шине (A, B, C) должны срабатывать только при неисправностях в своей зоне защиты. То есть для реле A на шине A, линии AB, реле B на шине B, линии BC и реле C на шине C, линии C.

Токи короткого замыкания обычно тем выше по величине, чем ближе они к источнику. На рисунке 1 разлом F ₁ выше по величине, чем разломы F ₂ и F ₃ . Однако отличить неисправности F ₂ и F ₃ может быть очень сложно, поскольку эти неисправности очень близки друг к другу, что приводит к примерно равным величинам тока.

Основной подход к этой проблеме заключается в проведении исследования координации защиты с использованием временной классификации.

Зоны защиты

Защитные устройства выбираются и назначаются для защиты определенной части энергосистемы. Эта часть, известная как основная зона защиты, является обязанностью защитного устройства.

Хотя каждая зона ограничена расположением автоматических выключателей, обнаружение неисправности зависит от расположения трансформаторов тока (ТТ). Расположение трансформаторов тока обозначено специально, чтобы иметь зоны перекрытия.Это показано на следующих рисунках.

Первичная и резервная защита

Перекрытие зон позволяет защитному устройству обеспечивать резервную защиту соседней зоны, также называемой резервной или превышенной зоной. Защитные устройства срабатывают максимально быстро в пределах своей основной зоны защиты, в то время как в резервной зоне ожидается срабатывание с задержкой. Это сделано специально для того, чтобы защитные устройства сработали первыми в своей основной зоне защиты.Резервная защита предназначена для срабатывания только тогда, когда первичная защита не может устранить неисправность.

На рисунке 1 реле A на шине A первичной зоной защиты является линия AB, а его резервная зона – линией BC.

Резервное копирование определяется IEEE как,

«защита, которая работает независимо от указанных компонентов в первичной системе защиты»

IEEE 100

Выбор первичной и резервной зон защиты защитного устройства достигается посредством анализа координации защитных устройств, также называемого исследованием координации защиты.Это исследование очень важно для того, чтобы гарантировать наименьшее прерывание обслуживания из-за неисправности или короткого замыкания.

Локальное VS Удаленное резервное копирование

Резервная защита предназначена для срабатывания, когда основная защита не может устранить неисправность. Резервная защита может быть локальной или удаленной.

Локальное резервное копирование

Защитное устройство в том же месте, что и основное защитное устройство, называется локальным резервным. Локальная резервная защита обычно питается от другого сердечника ТТ, но управляет одним и тем же автоматическим выключателем.Он обеспечивает определенную степень защиты от сбоя питания постоянного тока и отказа цепи отключения. Однако локальные резервные копии НЕ ОБЕСПЕЧИВАЮТ резервное копирование на случай отказа выключателя.

Рисунок 4. Локальное резервное копирование

Удаленное резервное копирование

Удаленная резервная защита расположена в соседней вышестоящей зоне защиты. Эта резервная защита эффективно защищает от отказа автоматического выключателя, но в противном случае приводит к более широкой области прерывания обслуживания.

Рисунок 5.Удаленное резервное копирование

Цель координации максимального тока

Целью каждого исследования координации защиты является определение характеристик, номинальных значений и уставок реле OC в исследуемой системе таким образом, чтобы после отказа или перегрузки

• только минимальное количество оборудования выводится из эксплуатации
• обеспечивает удовлетворительную защиту и как можно быстрее прерывает короткие замыкания
• обеспечивает резервное питание для реле, расположенного ниже по потоку

Исследование координации также предоставляет данные, полезные для выбора

• Коэффициенты передачи измерительного трансформатора
• Характеристики и настройки защитного реле
• Характеристики и номиналы предохранителей
• Номиналы, характеристики и настройки низковольтного выключателя

Основные сведения

Следующие соображения являются неотъемлемой частью проведения исследования координации защиты.

Токи короткого замыкания

Защита от перегрузки по току предназначена для защиты системы от недопустимых условий, связанных с короткими замыканиями. Информация о доступных функциях устранения неисправностей важна при выполнении исследования координации защиты. В следующей таблице приведены краткие сведения об обязанностях при отказе и их использовании.

900 Коммутационное устройство

	½ цикла	От 1,5 до 4 циклов	> 30 циклов
Высоковольтный автоматический выключатель	Возможность включения и фиксации	Возможность отключения	N / Автоматический выключатель низкого напряжения	Возможность прерывания	НЕТ	НЕТ
Предохранитель	Возможность прерывания	НЕТ	НЕТ
25	НЕТ	НЕТ
Реле	Мгновенные настройки	НЕТ	Настройки с задержкой по времени

Возможно, вы захотите ознакомиться с этими темами, посвященными изучению короткого замыкания и параметрам автоматического выключателя.

Нагрузочные токи

Выбор и спецификация оборудования – основное требование при проектировании любой электроэнергетической системы. Обычно это начинается с определения установившихся рабочих условий системы посредством исследования потока нагрузки. Определение нормальных и аварийных токов протекания нагрузки очень важно при конфигурировании уставок защитного реле.

Минимальные рабочие критерии

На основе имеющейся информации по токам короткого замыкания и нагрузке.Могут быть установлены минимальные рабочие критерии для защиты от сверхтоков. На следующем рисунке показаны критерии выбора отводов реле максимального тока.

Рисунок 6. Критерии выбора ответвлений реле максимального тока.

Минимальная рабочая величина обычно называется значением «срабатывания» и определяется как минимальное значение тока, при котором начинается действие. Для реле максимальной токовой защиты значение «срабатывания» – это минимальное значение тока, при котором реле начинает отсчет времени и в конечном итоге замыкает свои контакты.

Трансформаторы Дельта-звезда

Трансформаторы

Delta-Wye представляют большой интерес при проведении исследования координации защиты. Рассмотрим, например, рисунок ниже. Для простоты рассмотрим трансформатор 1: 1. Обратите внимание, что при установке соотношения 1: 1 передаточное отношение обмоток трансформатора треугольник-звезда будет √3: 1.

Рисунок 7. Токи при межфазном КЗ. Рисунок 8. Междуфазное замыкание в терминах трехфазного замыкания.

Для межфазного замыкания на стороне звезды трансформатора ток вторичной обмотки на единицу приблизительно равен 86.6% от величины тока в результате трехфазного замыкания. Однако на стороне треугольника трансформатора величина тока первичной линии на единицу в одной фазе достигает значения, приблизительно равного току трехфазного короткого замыкания.

Список литературы

IEEE Std 242-2001 [The Buff Book]: Рекомендуемая практика IEEE для защиты и координации промышленных и коммерческих энергосистем (2001).