Содержание

ЭлектрО – Токовые защиты

ТОКОВЫЕ ЗАЩИТЫ

 

Для защиты от междуфазных коротких замыканий широко применяют максимальные токовые защиты и токовые отсечки. Их используют также для защиты от однофазных замыканий на землю.

Максимальной токовой называют защиту, действующую в случаях, когда ток в защищаемой цепи превышает значение, равное максимальному рабочему току этой цепи. Эта защита является наиболее надежной, дешевой и простой по выполнению. Ее применяют для защиты кабельных и воздушных линий при одностороннем их питании, генераторов, трансформаторов, вы­соковольтных электродвигателей.

Максимальная токовая защита относится к защитам с вы­держкой времени. Ее обычно выполняют с помощью электромаг­нитных реле максимального тока и реле времени.

На рис. 1 показана принципиальная однолинейная схема максимальной защиты, выполненной с помощью электромагнитного реле максимального тока РТ 1 и реле времени РВ 2.

В нормальном режиме работы защищаемого звена контакты реле 1 и 2 разомкнуты. При увеличении тока в обмотке ре­ле 1 до определенного значения Iс.з (ток срабатывания защиты), оно срабатывает и замыкает своими контактами цепь об­мотки реле времени, которое приходит в действие и через за­данную выдержку времени за­мыкает контактами цепь от­ключающей катушки 4 привода выключателя; выключатель отключается. В схеме предусмотрена оперативная цепь постоянного тока, заблокированная через блок-контакт 5 привода выключателя В. При отсутствии блок-контактов контакты реле 2 при размыкании отключили бы ток в отключающей катушке привода, вследствие чего они могли бы быть повреждены (из-за недостаточной мощности на размыкание).


Рис. 1. Принципиальная однолинейная схема (

а) и характеристика (б) максимальной токовой защиты с независимой выдержкой времени.

 

Время действия защиты tз, зависит от времени срабатывания реле 2 и не зависит от силы тока короткого замыкания в обмотке токового реле 1, поэтому такую защиту называют защитой с не­зависимой выдержкой времени.

Указательное реле РУ 3 является вспомогательным и служит для сигнализации срабатывания реле.

В радиальных сетях с односторонним питанием максималь­ную токовую защиту включают с питающей стороны каж­дой линии. При этом для обеспечения селективности отключе­ния выдержку времени защиты подбирают по ступенчатому принципу, согласно которому у каждой последующей защиты, считая по направлению к источнику питания, выдержку времени принимают на ступень времени больше, чем у предыдущей за­щиты.

Рассмотрим пример защиты от однофазного короткого замы­кания на землю кабельных линий в сети напряжением 6…10 кВ с заземленной нейтралью (рис. 2). Действие защиты основано на том, что в нормальном режиме суммарный поток, создава­емый трехфазной системой токов в жилах кабеля 1, равен нулю. При замыкании на землю одной из фаз кабеля 1 симметрия токов нарушается и возникает магнитный поток в магнитопроводе 2, который наведет ЭДС в обмотке 3 трансформатора тока Т3 и в цепи реле Т появится ток. Реле срабатывает и дает сигнал о наличии повреждения в данной кабельной линии.


Рис. 2. Защита от замыканий на землю в кабельных сетях: а – установка трансформаторов тока типа ТЗ; б – схема действия защиты.

 

Токовая отсечка  может быть выполнена быстродействующей или с выдержкой времени. В отличие от максимальной токовой защиты отсечка (рис. 3) заранее ограничивается зоной дейст­вия. Это делается для соблюдения селективности (избиратель­ности действия), которая обеспечивается путем выбора тока сра­батывания отсечки, а не выдержки времени (при максимальной токовой защите).


Рис. 3. Принципиальная схема сети (а) и характеристики (б), поясняющие принципы действия токовой отсечки линии с односторонним питанием.

 

Известно, что ток короткого замыкания в линии определяется значением сопротивления от источника питания до места повреж­дения и уменьшается с удалением последнего (см. рис. 3, б, кривая 1). Наименьший ток короткого замыкания возникает при повреждении в конце линии (в точке К2), а наибольший — в ее начале (в точке

К3). Токовое реле РТ отсечки отстраивают от тока короткого замыкания IК1 при повреждении в точке К1, расположенной в начале линии Л2. Ток короткого замыкания при повреждении в точке К1 численно равен току короткого замыка­ния при повреждении в точке К2. Для отстройки ток срабатыва­ния токовой отсечки Iс.отс принимают больше IК2 в режиме наи­больших токов короткого замыкания, т. е.: Iс.отс = Кн IК2, где Кн – коэффициент   надежности,   принимаемый   равным 1,2…1.5.

При токе срабатывания Iс.отс токовая отсечка (см. рис. 3, б) действует только при коротком замыкании на участке Л1а линии и не действует при коротком замыкании на участке Л1б линии Л1 а также вне ее, т.

е., например на сборных шинах Л2 или на линии Л2 (точка K1)

Следовательно, токовая отсечка защищает не всю, а только часть линии.

Для защиты участка Л2 на линии со стороны питания устана­вливают дополнительную защиту, в качестве которой может быть выбрана, например, максимальная токовая защита с вы­держкой времени. Токовую отсечку выполняют по схеме мак­симальной токовой защиты (см. рис. 3, а), но быстродейст­вующую отсечку выполняют без реле времени.

ТОКОВАЯ ЗАЩИТА – это… Что такое ТОКОВАЯ ЗАЩИТА?

ТОКОВАЯ ЗАЩИТА
ТОКОВАЯ ЗАЩИТА

защита электр. машин и цепей, реагирующая на увеличение электр. тока выше определенного, заранее установленного значения. Т. з. обычно осуществляется при помощи максимальных токовых реле; при коротких замыканиях или недопустимых перегрузках Т.

з. воздействует на масляный выключатель или автоматический выключатель другого типа и отключает соответствующую цепь или аппарат.

Технический железнодорожный словарь. – М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство. Н. Н. Васильев, О. Н. Исаакян, Н. О. Рогинский, Я. Б. Смолянский, В. А. Сокович, Т. С. Хачатуров. 1941.

.

  • ТОКАРНЫЕ СТАНКИ
  • ТОКОПРИЕМНИК

Смотреть что такое “ТОКОВАЯ ЗАЩИТА” в других словарях:

  • токовая защита — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] Тематики релейная защита EN current protection …   Справочник технического переводчика

  • токовая защита — srovės apsauga statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. current protection vok. Stromschutz, m rus. токовая защита, f pranc. protection ampèremétrique, f; protection de courant, f …   Automatikos terminų žodynas

  • токовая защита — srovinė apsauga statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. current protection vok. Stromschutz, m rus. токовая защита, f pranc. protection ampèremétrique, f …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • ТОКОВАЯ ЗАЩИТА — релейная защита, срабатывающая, когда сила тока в защищаемой электрич. цепи превысит заданное значение. В зависимости от того, каким способом обеспечивается избирательность (селективность), различают максимальную токовую защиту и токовые отсечки …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • токовая защита обратной последовательности — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] 3.2.77. На блоках с генераторами мощностью 160 МВт и более с непосредственным охлаждением проводников обмоток… …   Справочник технического переводчика

  • токовая защита нулевой последовательности — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] защита по току нейтрали Токовая защита в цепи заземления нейтрали трансформаторов, реакторов или генераторов. [Разработка типовых структурных схем микропроцессорных устройств РЗА на объектах …   Справочник технического переводчика

  • токовая защита с обратно-зависимой выдержкой времени — [Интент] токовая защита с обратно зависимой характеристикой выдержки времени — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные… …   Справочник технического переводчика

  • токовая защита с зависимой характеристикой — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] Тематики релейная защита EN overcurrent time lag relay …   Справочник технического переводчика

  • токовая защита с блокировкой минимального напряжения — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN voltage monitored overcurrent protection …   Справочник технического переводчика

  • максимальная токовая защита с пуском по напряжению — — [В. А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] Максимальная токовая защита с пуском от реле минимального напряжения Максимальная токовая защита реагирует на увеличение тока в защищаемом элементе сети. Она применяется для защиты… …   Справочник технического переводчика

Комбинированное реле максимальной токовой защиты и защиты от замыканий на землю SPAJ 320 C – Сервис и поддержка устаревшей продукции (Продукты и решения для автоматизации распределительной сети)


Продукт неактивен с 2007 года

Комбинированное реле максимальной токовой защиты и защиты от замыканий на землю SPAJ 320 C используется для защиты от коротких замыканий, МТЗ с выдержкой времени и защиты от замыканий на землю радиальных воздушных или кабельных линий в сетях с глухозаземленной нейтралью или в сетях с нейтралью, заземленной через низкоомное сопротивление. Реле также может использоваться и в ряде других случаев, где требуется фазная МТЗ и/или защита от замыканий на землю.

  • Трехфазная МТЗ с обратнозависимой характеристикой срабатывания или с независимой выдержкой времени, чувствительная ступень
  • Трехфазная МТЗ, грубая ступень, быстродействующая (отсечка) или с независимой выдержкой времени 
  • Ненаправленная чувствительная защита от замыканий на землю с независимой выдержкой времени, защита от замыканий на землю 
  • Ненаправленная грубая ступень МТЗ, быстродействующая (отсечка) или с независимой выдержкой времени, защиты от замыканий на землю
  • Модуль измерения высших гармоник для блокировки срабатывания модуля защиты от замыканий на землю
  • Управляющий вход для входящего внешнего сигнала блокировки
  • Связь через локальный интерфейс человек – машина при помощи кнопок и экранов на передней панели реле
  • Последовательный интерфейс для связи реле с системами сбора данных верхнего уровня, локальными или удаленными системами управления или другими ведущими системами по оптоволоконным кабелям
  • Локальная индикация срабатывания при помощи светодиодных индикаторов с функцией памяти, а также при помощи цифрового дисплея
  • Компактная и прочная механическая конструкция в алюминиевом корпусе (степень защиты до IP 54)
  • Непрерывная самодиагностика программных и аппаратных средств, индикация повреждения для обнаружения места повреждения и последующего ремонта внутренней неисправности
  • Программная реализация задания уставок реле, поддержка считывания измеренных и зарегистрированных значений, событий, и т. д., а также их сохранения 
  • Относится к линейке SPACOM для систем автоматизации распределительных сетей компании АББ

28.Токовые направленные защиты. Принцип действия защиты. 

Токовые направленные защиты

Направленные защиты ставятся на линиях с двухсторонним питанием.

На линиях с двухсторонним питанием используются:

1.     Токовые отсечки.

2.     Направленная максимальная защита.

3.     Продольная дифференциальная защита.

4.     Дистанционная защита.

5.     Высокочастотная защита.

 

Первая ступень защиты.

ТО без выдержки времени обладает селективностью на линиях с двусторонним питанием. Она используется в качестве пер­вой ступени токовой направленной защиты

Выбор ее тока срабатывания рассмотрен в лекции № 7. Реле направления мощности ставят, если требуется повысить чувствительность токовой отсечки.

 

Вторая ступень защиты.

Токовая отсечка с выдержкой времени, которая ставится на линиях с односторонним питанием, также обладает селективностью и на линиях с двусторонним питанием.

При выборе ее тока срабатывания необходимо учитывать токи подпитки от второго источника.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При коротких замыканиях в точках K1 и K2 ток , проходящий в мес­те установки защиты A1, оказывается меньше токов  и  за счет тока «подпитки» от генератора G2. Отношения

 

называют коэффициентами токораспределения. Их учитывают при выборе тока срабатывания второй ступени линии А1.

 

Третья ступень защиты – максимальная токовая защита

Для селективного действия в сетях с двусторонним питанием МТЗ дополняется измерительным органом направления мощности КW. Такая защита  называется   токовой  направленной.

Измерительные органы защиты.

1.     Максимальное реле тока – РТ-40.

2.     Реле направления мощности.

Защита реагирует не только на значение тока в защищаемом элементе, но и на его фазу относительно на­пряжения на шинах у места уста­новки защиты.

Селективное действие защиты обеспечивается соответствующим включением органа направления мощности и выбором выдержки времени.

 

Принцип действия защиты.

При замыкании в любой точке фаза тока протекающего через защиты А1 и А4 не меняется. Их можно выполнить без реле направления мощности.

Векторные диаграммы при замыкании в точке К1

Векторные диаграммы при замыкании в точке К2

 

Фаза тока при перемещении точки КЗ от К1 к К2 в защитах А2 и А3 меняется на противоположную. Это используется в направленной защите.

Реле направлении мощности защиты А2 срабатывает при сдвиге фаз соответствующему КЗ в т. К1, а А3 – при сдвиге фаз, соответствующему КЗ в т. К2.

При КЗ в т. К1 срабатывают измерительные органы защит А1,А2,А4.

Для селективного отключения линии АБ согласовывают выдержки времени защит А1 и А4. 

При КЗ в т. К2 срабатывают измерительные органы защит А1,А3,А4.

Для селективного отключения линии БВ согласовывают выдержки времени защит А1 и А4. 

 

Блок токовой защиты

Б – блок

Т – токовой

З – защиты

Х – исполнение:

1 – максимальная токовая защита и перегрузка-

2 – дополнительные функции, хранение и передача информации с ручным заданием уставок защит-

3 – дополнительные функции, хранение и передача информации с автоматическим определением уставок защит-

Р – для ремонтных целей взамен блока ПМЗ-

У – климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69

5 – категория размещения по ГОСТ 15150-69.

Условия эксплуатации

  • температура окружающего воздуха от минус 0о С до плюс 60о С-
  • верхнее значение относительной влажности воздуха 100% при температуре окружающей среды плюс 35оС-
  • положение в пространстве – любое.

Функции

Блок БТЗ-1обеспечивает:

  • максимальную токовую защиту-
  • защиту от перегрузки.

Блок БТЗ-2 дополнительно обеспечивает:

  • защиту от опрокидывания-
  • защиту от недопустимой асимметрии (обрыва) фаз-
  • защиту от перегрузки с использованием тепловой модели двигателя.

Уставки максимальной токовой защиты и защиты от перегрузки задаются с помощью декадных переключателей в соответствии с таблицей.

Коэффициенты измерения тока задаются с помощью перемычек на адаптере датчика тока АДТ в зависимости от номинального тока отходящего присоединения и типа используемого датчика тока в соответствии с таблицей.

Блок БТЗ-3 обеспечивает автоматическое определение уставок максимальной токовой защиты и защиты от перегрузки. Блоки БТЗ-2 и БТЗ-3 обеспечивают возможность хранения, индикации и передачи следующих данных:

  • ток нагрузки-
  • напряжение сети-
  • сопротивление изоляции-
  • о включении контактора-
  • о срабатывании максимальной токовой защиты-
  • о срабатывании защиты от перегрузки-
  • о срабатывании защиты от опрокидывания-
  • о срабатывании защиты от недопустимой асимметрии (обрыва) фаз-
  • о срабатывании температурной защиты-
  • о снижении сопротивления изоляции отходящего присоединения ниже допустимого уровня-
  • об увеличении сопротивления заземляющей цепи выше допустимого уровня-
  • об обрыве цепи катушки контактора-
  • об обрыве цепей датчиков тока.
  • о величине уставки максимальной токовой защиты-
  • о количестве коммутаций контактора-
  • о количестве срабатываний максимальной токовой защиты-
  • количество срабатываний защиты от перегрузки.

Конструкция

Блок состоит из корпуса, печатной платы с элементами, вилки штепсельного разъема и выпускается в двух конструктивных исполнениях. Скоба на корпуса блока исключает установку блока одного исполнения в разъем, предназначенный для блока другого исполнения.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

 

Наименование параметров

 

Величина показателей

Номинальное напряжение питания, В

42

Номинальная частота, Гц

50

Допустимое отклонение напряжения питания, %

-40…+30

Максимально допустимое превышение напряжения питания (в течение 2 с), %

 

50

Время срабатывания на отключение, с, не более

0,1

Номинальный ток исполнительных реле, А

5

Напряжение контактов исполнительных реле, В, не более

120

Габаритные размеры, мм

120х36х116

Масса, кг, не более

0,4

Уставки максимальной токовой защиты

Цифра


Номинальный ток пускателя, А

25

32

63

100

125

160

250

320

Уставка срабатывания, А

1(0)

63

64

125

200

250

320

500

800

2

78

86

156

250

312

430

625

1000

3

93

108

187

300

375

540

750

1200

4

109

130

218

350

437

650

875

1400

5

125

152

250

400

500

760

1000

1600

6

140

174

281

450

562

870

1125

1800

7

156

196

312

500

625

980

1250

2000

8

171

218

348

550

687

1090

1375

2200

9

187

240

375

600

750

1200

1500

2400

Уставки защиты от перегрузки

Цифра

1(0)

2

3

4

5

6

7

8

9

Уставка, % от номинала

55

60

65

70

75

80

85

90

95

Гарантии изготовителя

Гарантийный срок эксплуатации устройств 12 месяцев со дня ввода в эксплуатацию, но не более 18 месяцев от даты поставки.

Комплектность поставки

В комплект поставки входит:

  • блок БТЗ-
  • адаптер датчика тока АДТ-
  • адаптер контроля сопротивления изоляции АКСИ (только для блоков БТЗ-2 и БТЗ-3-
  • розетка-
  • паспорт-
  • руководство по эксплуатации.

«Токовые защиты»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Тюменский индустриальный университет»

РЕФЕРАТ

по дисциплине: «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем»

на тему: «Токовые защиты»

Выполнил:

Проверил:
Тюмень

ТИУ

СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ

3

1 Токовые отсечки

4

1. 1 Выбор уставок токовых отсечек

5

1.2 Схемы токовых отсечек

7

1.3 Неселективные отсечки

8

2 Максимальные токовые защиты

11

2.1 Выбор уставок МТЗ

12

2.2 Схемы МТЗ

13

3 Ступенчатые токовые защиты

14

4 Направленные токовые защиты. Принцип действия

16

4.1 Схемы направленных защит. Выбор параметров срабатывания

18

5 Защита от однофазных замыканий на землю

20

6 Защита предохранителями

24

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

26

ВВЕДЕНИЕ
Подавляющее большинство повреждений в электрических си­стемах сопровождаются повышением тока, поэтому именно ток це­лесообразно использовать в качестве входного сигнала для средств релейной защиты.

Защиты, которые оценивают состояние защищаемого объекта по току, называют токовыми. Токовые защиты начинают действо­вать при выходе значения контролируемого тока за установленные границы. Эти границы, задаваемые тем или иным способом на чув­ствительных элементах защиты, принято называть уставками.

Действующее значение тока в месте установки защиты, при ко­тором защита начинает действовать, называют током срабатыва­ния защиты. Действующее значение тока в месте установки защиты, при котором защита возвращается в исходное состояние, называют током возврата защиты. Отношение тока возврата защиты к току ее срабатывания называется коэффициентом возврата.

Как правило, чувствительные к току элементы – токовые реле — включаются в защищаемую сеть за трансформаторами тока (ТТ). В этом случае ток срабатывания реле (уставка) /ср и ток срабатыва­ния защиты /сз связаны следующим соотношением:

где kJT коэффициент трансформации ТТ;

ксх — коэффициент схемы, показывающий, во сколько раз ток в обмотке реле больше, чем ток во вторичной обмотке ТТ.

Значение коэффициента схемы определяется схемой соедине­ния вторичных обмоток ТТ и катушек реле.

Токовые защиты должны устанавливаться на защищаемом участ­ке электрической сети со стороны источника питания. Если элек­трическая сеть включает в себя несколько источников, то защиты на контролируемом объекте следует устанавливать со стороны каж­дого источника питания, а сами защиты в этом случае должны об­ладать направленностью действия.

Наиболее часто защиты реагируют на повышение тока. Поэтому они являются защитами максимального типа и называются макси­мальными токовыми защитами.

Существует два вида токовых защит максимального типа, раз­личающиеся способами обеспечения селективной работы: токовые отсечки и максимальные токовые защиты с выдержкой времени сра­батывания.


  1. Токовые отсечки

Поделитесь с Вашими друзьями:

Дифференциальная токовая защита | Бесплатные дипломные работы на DIPLOMKA.

NET

Дифференциальная токовая защита
Дифференциальная защита является одной из наиболее распространенных быстродействующих защит от междуфазных коротких замыканий, а в системах с глухозаземленной нейтралью — и от однофазных коротких замыканий. Дифференциальные защиты широко применяют для защиты линий электропередачи, синхронных генераторов, силовых трансформаторов, а также синхронных и асинхронных электродвигателей большой мощности.
Возможны два принципа выполнения дифференциальных защит: 1) циркулирующими токами и 2) с уравновешенными напряжениями. Защиты с циркулирующими токами в настоящее время имеют преимущественное применение. Их мы и рассмотрим.
Дифференциальной защитой с циркулирующими токами называют защиту, работа которой основана на принципе сравнения токов, например, в начале и конце защищаемого элемента. Дифференциальный принцип применяют для продольных, а также для поперечных защит. Продольные дифференциальные защиты применяют для одиночных линий электропередачи, для синхронных генераторов, силовых трансформаторов, а также для электродвигателей, а поперечные дифференциальные защиты—для параллельно работающих линий электропередачи.
Для осуществления дифференциальной продольной защиты линии на обоих ее концах устанавливают однотипные трансформаторы тока, вторичные обмотки которых с помощью вспомогательных проводов соединяют между собой последовательно; к вспомогательным проводам параллельно присоединяют токовое реле.
При нормальном режиме работы, а также при внешнем коротком замыкании, например в точке К-1, токи в первичных обмотках трансформаторов тока равны по величине и совпадают по фазе. Через обмотку реле протекает разность вторичных токов, т. е. Ip = I1 – I2.
Если предположить, что характеристики токовых зависимостей трансформаторов тока полностью совпадают, то указанная разность токов равна нулю, т. е. Ip = 0, защита не действует. Во вспомогательных проводах защиты при этом циркулирует ток, равный по величине вторичному току трансформаторов тока. По этой причине данную схему и называют схемой с циркулирующими токами. Защищаемой зоной является участок, заключенный между трансформаторами тока. В случае короткого замыкания в защищаемой зоне и при одностороннем питании через обмотку реле проходит ток I1 от трансформатора тока, установленного со стороны питания (во вторичную обмотку трансформатора тока, установленного с другой стороны линии, при этом ток почти совершенно не проходит вследствие большого сопротивления его вторичной обмотки). Если Ip = I1 будет равен или больше Ip, то защита сработает и отключит выключатели В-1 и В-2.
При коротком замыкании в защищаемой зоне и двустороннем питании через реле проходит ток (принимаем ток короткого замыкания чисто индуктивным) Ip = I1 + I2, защита срабатывает и отключает В-1 и В-2.
Выше при рассмотрении короткого замыкания в точке К-1 мы предполагали, что характеристики трансформаторов тока полностью совпадают, и поэтому принимали Ip = 0. В действительности же благодаря некоторому различию в выполнении магнитных систем первичного тока, трансформаторов тока характеристики
токовых зависимостей двух даже однотипных трансформаторов тока никогда точно не совпадают. Различие указанных характеристик трансформаторов
тока обусловливает и различие в величинах их вторичных токов при одном и том же значении первичного тока.
Вследствие этого при нормальном режиме работы, а также при внешнем коротком замыкании (точка К-1) через реле дифференциальной защиты протекает некоторый тон Інб, называемый током небаланса. Значение последнего при прочих равных условиях зависит от величины первичного тока. При нормальной нагрузке Інб ток небаланса сравнительно невелик (Інб.н) при внешнем коротком замыкании ток небаланса увеличивается, достигая, например, при первичном токе Ік-1 значения Інб.к-1.
Значение тока небаланса зависит также от момента времени после короткого замыкания. Наибольшего значения Інб.макс. ток небаланса достигает в первые периоды внешнего короткого замыкания, когда через первичные обмотки трансформаторов тока проходит полный ток короткого замыкания. Отметим, что первое время ток короткого замыкания состоит из двух токов переменного и постоянного, называемых периодической и апериодической слагающими. Наличие в первые периоды в токе короткого замыкания апериодической слагающей вызывает насыщение магнитных систем трансформаторов тока и как следствие резкое увеличение тока небаланса. По мере затухания тока короткого замыкания уменьшается и ток небаланса.
Дифференциальные защиты выполняют быстродействующими. При внешних коротких замыканиях они не должны работать. В связи с этим ток срабатывания их реле выбирают с учетом максимального возможного тока небаланса при внешнем коротком замыкании Іс.р.> Інб.макс. максимальный ток небаланса при внешнем коротком замыкании.
Так как значения Інб.макс. в первые периоды внешнего короткого замыкания велико, то чувствительность защиты с током срабатывания, выбранным согласно условию, получается обычно сравнительно малой. В целях повышения чувствительности защиты проводят целый ряд мероприятий, одним из которых является применение трансформаторов тока, магнитопроводы которых не насыщаются при протекании через их первичную обмотку тока любого значения в пределах до максимального возможного тока короткого замыкания данного участка. Из сравнения характеристик 1 и 2 трансформаторов следует, что при том же значении первичного тока Ік-1 ток небаланса І’ нб.к-1 Другим весьма эффективным мероприятием является применение дополнительных трансформаторов тока специальной конструкции, являющихся и называемых быстронасыщающимися (сокращенно БНТ). Первичные обмотки БНТ подключают к соединительным проводам вторичных обмоток трансформаторов тока защищаемого элемента; к вторичным обмоткам БНТ присоединяют токовое реле. Сущность работы защиты с БНТ заключается в следующем. При внешнем коротком замыкании через первичные обмотки трансформаторов тока защиты протекает ток, состоящий, как указывалось выше, из периодической и апериодической слагающих. Ток небаланса, проходящий при этом через первичную обмотку БНТ, также содержит периодическую и апериодическую слагающие. Апериодическая слагающая тока вызывает быстрое и сильное насыщение сердечника БНТ, что препятствует трансформации во вторичную его обмотку как апериодической, так и периодической слагающих тока небаланса. По мере затухания апериодической слагающей насыщение сердечника БНТ уменьшается и периодическая слагающая тока небаланса начинает трансформироваться во вторичную обмотку БНТ. Однако максимальное значение тока небаланса, протекающего при этом через вторичную обмотку БНТ и обмотку реле, получается значительно меньше, чем при отсутствии БНТ. Последнее позволяет принимать ток срабатывания защиты меньше Інб.макс. и повышать тем самым чувствительность защиты.
При коротком замыкании в защищаемой зоне через первичную обмотку БНТ протекает уже не ток небаланса, а периодическая и апериодическая слагающие трансформированного тока короткого замыкания. Значение периодической слагающей при этом велико.
В первые периоды благодаря сильному насыщению сердечника БНТ, вызванному апериодической слагающей тока, периодическая слагающая тока трансформируется плохо. Однако после затухания апериодической слагающей тока периодическая слагающая полностью трансформируется во вторичную обмотку БНТ, и поскольку ее значение велико, то реле надежно срабатывает и отключает выключатели поврежденной цепи. Плохая трансформация периодической слагающей в первые периоды (до затухания апериодической слагающей) приводит не к отказу в срабатывании защиты, а только к некоторому замедлению ее действия (на 1—1,5 периода), что практического значения в большинстве случаев не имеет.
Дифференциальная защита, следовательно, не действует при повреждении вне защищаемой зоны и потому не требует введения выдержки времени по селективности с другими защитами сети. Время действия дифференциальной защиты составляет не более 0,05—0,1 сек. Такое быстродействие является большим достоинством дифференциальной защиты. Вторым ее достоинством является достаточно высокая чувствительность, особенно в случае применения БНТ. Кроме того, защита проста по выполнению и достаточно надежна в работе.
К недостаткам дифференциальной токовой защиты следует отнести то, что она не защищает цепь при внешних коротких замыканиях и от перегрузок, а также возможность ложного срабатывания защиты при повреждениях или обрыве вспомогательных соединительных проводов вторичной цепи. Благодаря своим преимуществам дифференциальная защита с циркулирующими токами нашла широкое применение в электрических системах. Схемы дифференциальной продольной защиты, находят применение для защиты линий сравнительно небольшой длины, исчисляемой десятками или сотнями метров. Например, такие схемы находят применение для защиты кабельных линий, питающих распределительные устройства собственных нужд электростанций.
Для линий большой длины, например в несколько километров, выполнить защиту по схеме затруднительно вследствие слишком большого сечения вспомогательных проводов, которые при этом пришлось бы проложить для соединения между собой вторичных обмоток трансформаторов тока. Если же для этой цели использовать провода с нормально применяемыми сечениями (2, 5, 4, 6 мм2), то нагрузка трансформаторов тока, а следовательно, и токи небаланса при внешних повреждениях получатся очень большими, а чувствительность защиты — очень низкой.
В связи с этим для линий большой длины применяют схемы защиты с реле специальной конструкции, обеспечивающими достаточно высокую чувствительность защиты и при соединительных проводах нормальных сечений.
Работа дифференциальной поперечной токовой защиты основана на сравнении токов двух линий по величине и фазе. Защита является быстродействующей. Дифференциальную поперечную защиту обычно применяют для защиты от междуфазных повреждений кабельных линий напряжением 3—35 кв, работающих по две параллельно и подключенных под один выключатель. Защиту выполняют двухфазной, так как сети указанного напряжения работают с незаземленной нейтралью или с нейтралью, заземленной через дугогасящую катушку.
При нормальном режиме работы, а также при внешнем коротком замыкании по обеим параллельно работающим линиям протекают равные по величине токи. Через реле защиты протекает ток небаланса.
Так как трансформаторы тока линий установлены в одном распределительном устройстве недалеко друг от друга, то длина вспомогательных соединительных проводов, как правило, невелика, а нагрузка на трансформаторы тока, даже при небольшом сечении проводов, и ток небаланса сравнительно малы. Защита может быть выполнена достаточно большой чувствительности. При отключении одной из линий защита превращается в максимальную токовую без выдержки времени и становится неселективной. Во избежание ложного действия защиты цепь ее оперативного тока автоматически разрывает блок-контактами разъединителей линий.
При коротких замыканиях вблизи шин противоположной подстанции разность токов, протекающих на линиях, может быть мала, а ток, протекающий через реле, может быть меньше его тока срабатывания; защита работать не будет. Расстояние при коротком замыкании, в пределах которого это происходит, называют мертвой зоной защиты.
Дифференциальные поперечные направленные защиты широко применяют для защиты параллельно работающих линий с выключателями на обоих концах. Такие линии защитить с помощью простейших токовых защит не представляется возможным, так как они не могут обеспечить селективности отключения линий. Селективности отключения последних можно добиться, например, с помощью направленных токовых защит с селективно подобранными выдержками времени. Однако при дифференциальных поперечных направленных защитах для селективного отключения линий не требуется выдержки времени; дифференциальные защиты выполняются быстродействующими и поэтому имеют большее применение.
Дифференциальная поперечная направленная защита имеет два основных органа: пусковой и направления мощности. В качестве пускового органа используют быстродействующие реле максимального тока, а в качестве органа направления мощности—реле направления мощности двустороннего действия или два реле одностороннего действия, срабатывающие при разном направлении мощности.
На каждой линии устанавливают однотипные трансформаторы тока, вторичные обмотки которых соединяют по схеме с циркулирующими токами. Токовые обмотки пускового органа и органа (или органов) направления мощности соединяют между собой последовательно и подключают параллельно к соединительным проводам трансформаторов тока. Напряжение к реле направления мощности подводят от трансформаторов напряжения, присоединенных к сборным шинам установки, на которой смонтирован данный комплект защиты. Исходя из схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и реле, эту схему защиты довольно часто называют направленной восьмеркой.
Защиту выполняют в двух комплектах, включаемых по одному с каждого конца защищаемых линий.
Принципиальная однолинейная схема защиты с однофазными реле напряжения мощности одностороннего действия. К реле подведено напряжение, по фазе обратное напряжению, подведенному к реле, что необходимо для селективного отключения только одной поврежденной линии. При нормальном режиме работы, а также при внешнем коротком замыкании через реле обеих защит протекает только ток небаланса. Во избежание ложного действия защит в этом случае необходимо, чтобы ток срабатывания их пусковых реле был больше Інб.макс. согласно.
При коротком замыкании в защищаемой зоне, например на линии Л-2 в точке К-1, через токовые обмотки реле защит проходят токи Ір. При этом срабатывают пусковое реле и реле направления мощности и со стороны подстанции П-1 отключается выключатель В-2 поврежденной линии Л-2; со стороны подстанции П-2 отключается выключатель В-4. Реле направления мощности благодаря указанному выше способу подведения напряжения имеет отрицательный момент вращения; его контакты удерживаются разомкнутыми.
При коротком замыкании в защищаемой зоне линии Л-1 направление тока в токовых обмотках реле изменяется (по сравнению с направлением тока при коротком замыкании на линии Л-2), благодаря чему срабатывает реле направления мощности и отключается выключатель В-1; со стороны подстанции П-2 отключается выключатель В-3. Реле направления мощности 3 удерживает контакты разомкнутыми.
Дифференциальная направленная защита правильно действует только при параллельной работе двух линий. В случае отключения одной из них дифференциальный принцип нарушается и дальнейшее оставление защиты в работе может привести к неселективному отключению второй линии при внешних коротких замыканиях, так как дифференциальная направленная защита превращается в обычную направленную токовую защиту без выдержки времени. Во избежание этого дифференциальные поперечные направленные защиты при отключении одной из линий автоматически выводят из работы путем разрыва оперативной цепи блок-контактами приводов выключателей.
Ток срабатывания пусковых токовых реле должен быть больше Інб.макс при внешнем коротком замыкании, и в то же время во избежание ложного срабатывания защиты в режиме, когда одна из линий отключена, а по оставшейся в работе линии проходит максимальный нагрузочный ток Ін.макс он должен быть больше Ін.макс Последний в большинстве случаев больше Інб.макс поэтому ток срабатывания пусковых реле обычно принимает в соответствии с (21-2).
На линиях, оборудованных дифференциальной поперечной направленной защитой, приходится предусматривать еще дополнительные защиты, которые при отключении одной из линий служат для защиты оставшейся в работе линии, а при параллельной работе линий используются в качестве защит от сверхтоков перегрузки и внешних коротких замыканий, на которые дифференциальная защита не реагирует. Дополнительные защиты являются также резервными к дифференциальной на случай отказа в работе последней.
В качестве дополнительных защит широко применяют максимальные токовые защиты (направленные и ненаправленные), токовые отсечки и т. д. Дифференциальную поперечную направленную защиту благодаря ее простоте выполнения и надежности действия широко применяют в сетях почти всех высоких напряжений и особенно широко в сетях напряжением 35 кв и выше.

Устройства максимальной токовой защиты и максимальной токовой защиты

Перегрузки по току и защитные устройства не новость. Вскоре после того, как Вольта сконструировал свою первую электрохимическую ячейку или Фарадей создал свой первый дисковый генератор, кто-то еще любезно снабдил этих изобретателей их первыми нагрузками короткого замыкания. Патенты на механические устройства отключения относятся к концу 1800-х годов, а концепция предохранителя восходит к первому проводу меньшего размера, который соединял генератор с нагрузкой.

В практическом смысле мы можем сказать, что никакой прогресс в области электротехники не может продолжаться без соответствующего прогресса в науке о защите. Электроэнергетическая компания никогда не подключит новый генератор, новый трансформатор или новую электрическую нагрузку к цепи, которая не может автоматически размыкаться с помощью защитного устройства. Точно так же инженер-конструктор никогда не должен разрабатывать новый электронный блок питания, который не защищает автоматически его твердотельные компоненты питания в случае короткого замыкания на выходе.Защита от повреждений, связанных с перегрузкой по току, должна быть неотъемлемой частью любой новой разработки электрического оборудования. Все, что меньше, делает устройство или цепь уязвимыми к повреждению или полному разрушению в течение относительно короткого времени.

Примеры устройств максимальной токовой защиты многочисленны: предохранители, электромеханические автоматические выключатели и твердотельные силовые выключатели. Они используются во всех мыслимых электрических системах, где существует возможность повреждения из-за перегрузки по току. В качестве простого примера рассмотрим типичную электрическую систему промышленной лаборатории, показанную на рисунке 1.1. Мы показываем однолинейную диаграмму радиального распределения электроэнергии, начиная от распределительной подстанции, проходя через промышленное предприятие и заканчивая небольшим лабораторным персональным компьютером. Система называется радиальной, поскольку все ответвительные цепи, включая электрические ответвления, исходят из центральных узловых точек. Для каждого контура имеется только одна линия питания. Существуют и другие распределительные системы сетевого типа для коммунальных предприятий, в которых некоторые питающие линии проходят параллельно.Но радиальная система – самая распространенная и простая в защите.

Защита от перегрузки по току представляет собой последовательное соединение каскадных устройств прерывания тока. Начиная со стороны нагрузки у нас есть двухэлементный плавкий предохранитель на входе блока питания персонального компьютера. Этот предохранитель размыкает цепь на 120 В при любой крупной неисправности компьютера. Большой пусковой ток, который возникает в течение очень короткого времени при первом включении компьютера, маскируется медленным элементом внутри предохранителя.Очень большие токи короткого замыкания обнаруживаются и сбрасываются быстродействующим элементом внутри предохранителя.

Защита от чрезмерной нагрузки на клеммной колодке обеспечивается тепловым выключателем внутри клеммной колодки. Автоматический выключатель зависит от дифференциального расширения разнородных металлов, которое вызывает механическое размыкание электрических контактов.

Однофазная ответвительная цепь на 120 В в лаборатории, которая снабжает штепсельную вилку, имеет свой собственный выключатель ответвления в главной коробке выключателя лаборатории или на панели управления.Этот прерыватель ответвления представляет собой комбинацию термического и магнитного прерывателя или термомагнитного прерывателя. Он имеет биметаллический элемент, который при перегреве от сверхтока вызывает срабатывание устройства. Он также имеет вспомогательную магнитную обмотку, которая за счет эффекта соленоида ускоряет реакцию при сильных токах короткого замыкания.

Все ответвленные цепи на данной фазе трехфазной системы лаборатории соединяются в коробке главного выключателя и проходят через главный автоматический выключатель этой фазы, который также является термомагнитным блоком. Этот главный выключатель предназначен исключительно для резервной защиты. Если по какой-либо причине автоматический выключатель ответвления не может прервать перегрузку по току на этой конкретной фазе в лабораторной проводке, главный выключатель откроется через короткое время после того, как выключатель ответвления должен был отключиться.

Резервное копирование – важная функция защиты от перегрузки. В чисто радиальной системе, такой как лабораторная система на рис. 1.1, мы можем легко увидеть каскадное действие, в котором каждое устройство максимальной токовой защиты поддерживает устройства, расположенные ниже по потоку.Если предохранитель блока питания компьютера не работает должным образом, термовыключатель штепсельной вилки сработает после определенной координационной задержки. Если он также выйдет из строя, то прерыватель ответвления должен поддержать их обоих, снова после определенной задержки согласования. Эта координационная задержка необходима резервному устройству, чтобы дать первичному устройству защиты – устройству, которое электрически ближе всего к перегрузке или неисправности – возможность отреагировать первым. Задержка координации является основным средством избирательной защиты резервной системы.

Селективность – это свойство системы защиты, при которой отключается только минимальное количество функций системы, чтобы уменьшить ситуацию перегрузки по току. Выборочно защищенная система подачи энергии будет намного более надежной, чем та, которая не защищена.

Например, в лабораторной системе, показанной на рис. 1.1, короткое замыкание в шнуре питания компьютера должно устраняться только тепловым выключателем в штекерной колодке. Все остальные нагрузки в параллельной цепи, а также остальные нагрузки в лаборатории должны продолжать обслуживаться.Даже если прерыватель в штепсельной розетке не реагирует на неисправность в шнуре питания компьютера, а прерыватель ответвления в коробке главного выключателя принудительно срабатывает, обесточивается только эта конкретная ответвленная цепь. Нагрузки на другие ответвления в лаборатории по-прежнему обслуживаются. Чтобы неисправность в шнуре питания компьютера привела к полному отключению электроэнергии в лаборатории, два последовательно соединенных выключателя должны выйти из строя одновременно – вероятность чего крайне мала.

Способность конкретного устройства защиты от перегрузки по току прерывать данный уровень перегрузки по току зависит от чувствительности устройства. Как правило, все устройства максимальной токовой защиты, независимо от типа или принципов работы, реагируют быстрее, когда уровни максимальной токовой защиты выше.

Для координации защиты от сверхтоков необходимо, чтобы инженеры-прикладники обладали детальными знаниями общего диапазона срабатывания конкретных устройств защиты. Эта информация содержится в таблице «Время в пути vs.кривые тока », обычно называемые кривыми отключения. Кривая время-ток срабатывания отображает диапазон и время отклика для токов, при которых устройство прерывает протекание тока при заданном уровне напряжения в цепи. Например, кривые времени и тока для устройств защиты в нашем лабораторном примере показаны наложенными на Рис. 1.2.

Номинальный ток устройства – это наивысший установившийся уровень тока, при котором устройство не сработает при данной температуре окружающей среды. Ток срабатывания в установившемся режиме называется предельным током срабатывания. Номинальные характеристики двухэлементного предохранителя в блоке питания компьютера, теплового выключателя с клеммной колодкой, термомагнитного выключателя параллельной цепи и термомагнитного выключателя главной цепи составляют 2, 15, 20 и 100 ампер соответственно. Обратите внимание, что, за исключением кривой предохранителя, каждая кривая время-ток отображается в виде заштрихованной области, представляющей диапазон отклика для каждого устройства. Производственные допуски и несоответствия свойств материала несут ответственность за эти полосатые наборы ответов.Информация о времени срабатывания и токе для небольших предохранителей обычно представлена ​​в виде кривой среднего времени плавления с одним значением.

Даже с конечной шириной кривых время-ток мы можем легко увидеть селективность / координацию между различными устройствами защиты. Для любого заданного установившегося уровня перегрузки по току мы считываем график время-ток отключения на этом уровне тока, чтобы определить порядок реакции.

Рассмотрим следующие три примера лабораторной проводки, штепсельной колодки и компьютерной системы.

Пример 1: Отказ компонента в блоке питания компьютера: Предположим, что произошел сбой компонента питания в блоке питания компьютера – скажем, двух ножек мостового выпрямителя – и что результирующий ток короткого замыкания в блоке питания, ограниченный скачком резистор, составляет 70 ампер.

Из кривой срабатывания предохранителя видно, что этот уровень тока должен сбрасываться примерно за 20 миллисекунд. Если предохранитель не прерывает ток – или, что еще хуже, если предохранитель был заменен постоянным коротким замыканием специалистом по ремонту азартных игр, – тепловой выключатель в штекерной колодке должен размыкать цепь в пределах 0.От 6 до 3,5 секунд. Термомагнитный выключатель ответвления откроет всю ответвленную цепь в течение 3,5–7,0 секунд, если тепловой выключатель штекерной ленты также не сработает. Обратите внимание, что для этой конкретной неисправности после выключателя ответвления резервное копирование не предусмотрено. Основной лабораторный термомагнитный блок на 100 ампер будет реагировать только в том случае, если другие нагрузки в пределах всей лаборатории составили более 30 ампер во время отказа источника питания на 70 ампер.

Пример 2: Перегрузка полоски вилки: Предположим, что оператор компьютера пролил напиток, и чтобы высушить беспорядок, вставляет два фена для волос мощностью 1500 Вт в полоску штепсельной вилки.Затем оператор включает их оба одновременно, в результате чего общий ток нагрузки на штепсельную вилку составляет примерно 30 ампер.

Из кривой срабатывания теплового выключателя видно, что блок штекера должен устранить эту перегрузку в течение 5–30 секунд. Обратите внимание на сходство между кривыми срабатывания теплового блока штекерной ленты и термомагнитного блока ответвленной цепи в диапазоне 100 ампер и ниже. Это связано с тем, что для этих уровней токов тепловая часть механизма обнаружения внутри термомагнитного прерывателя ветви является доминирующей.

Пример 3: Короткое замыкание в шнуре питания компьютера: Предположим, что изношенный сетевой шнур окончательно закорочен во время некоторого механического движения. Предположим также, что в цепи, штепсельной колодке и системе сетевого шнура имеется достаточное сопротивление, чтобы ограничить результирующий ток короткого замыкания до 300 ампер. Этот уровень тока составляет 2000% (в 20 раз) номинального тока теплового выключателя штекерной ленты и выходит за пределы нормального диапазона опубликованных спецификаций времени срабатывания для тепловых выключателей (от 100% до 1000% номинального тока).Таким образом, точный диапазон времени срабатывания теплового блока не определен.

При высоких уровнях тока короткого замыкания, в данном случае более 150 ампер, мы можем видеть преимущество скорости, присущее магнитному обнаружению сверхтоков. Об этом свидетельствует тот факт, что кривая отклика термомагнитного выключателя ветви резко падает при уровнях тока от 150 до 200 ампер. При этих и более высоких токах механизм магнитного обнаружения в термомагнитном блоке является доминирующим.Кривая отклика для блока пересекает кривую отклика теплового выключателя вставной ленты (при условии, что она выходит за предел 1000%), и координация между двумя выключателями теряется. Диапазон срабатывания термомагнитного выключателя на 300 ампер составляет от 8 до 185 миллисекунд. Если и прерыватель цепи вилки, и прерыватель цепи ответвления не срабатывают, главный лабораторный прерыватель должен устранить неисправность в течение 11–40 секунд.

FAQ: Что такое защита от пускового тока? | Техническая информация.

Когда входное напряжение подается на источник питания, пусковой ток течет к конденсатору сглаживания, что приводит к плавлению / взрыву входного переключателя.
Поэтому для предотвращения этого в блоке питания установлена ​​схема защиты от пускового тока.

1. Метод ограничения резистора (рис.1)

Доступно 2 метода. Один добавляет резистор во входную линию, а другой использует импеданс линейного фильтра. Однако при работе с этими методами всегда возникают потери мощности.Поэтому эти методы используются для блоков с малой выходной мощностью.

Рис.1 Метод ограничения резистора

2. Термисторный метод (Рис.2)

Термистор устанавливается во входной линии для уменьшения пускового тока. В этом методе используются характеристики термистора, указанные ниже.

При низкой температуре: Термистор имеет высокое значение сопротивления.
При высокой температуре: Термистор имеет низкое значение сопротивления.

[Описание]

  1. (1) Пусковой ток подавляется термистором (представляет собой высокое значение сопротивления) при подаче входного напряжения.
  2. (2) Поскольку температура термистора увеличивается из-за входного тока, значение сопротивления становится низким. Следовательно, потери мощности термистора также невелики.

Примечание)
Если снова подать входное напряжение до того, как источник питания достаточно остынет, пусковой ток будет выше, потому что сопротивление термистора все еще низкое.

Рис.2 Метод термистора

3. Тиристор: метод SCR (Рис.3)

В этом методе используются SCR

и цементный резистор.

[Описание]

  1. (1) Пусковой ток протекает через цементный резистор (R1) при подаче входного напряжения (SCR1: ВЫКЛ).
  2. (2) SCR1 будет включен после некоторой задержки (потеря мощности резистора будет уменьшена).
  3. (3) Если C1 не был полностью заряжен при включении SCR1, будет наблюдаться второй пусковой ток.

Рис.3 Тиристорный метод

В преобразователях постоянного тока в постоянный, поскольку почти все изделия не имеют входного плавного конденсатора (С1), схема защиты от пускового тока не устанавливается. Однако, если применяется входное напряжение с быстрым временем нарастания или используется механический переключатель для включения / выключения питания, обратите внимание, что пусковой ток будет наблюдаться в течение короткого времени (несколько микросекунд). .

Преобразователь 4.DC-DC

Поскольку преобразователь постоянного тока в постоянный ток не имеет большого конденсатора во входной цепи, схема защиты от пускового тока не встроена. Поэтому, когда входное напряжение быстро изменяется или прикладывается механическим переключателем, пусковой ток будет протекать очень кратковременно. В случае, если перед преобразователем постоянного тока используется внешний конденсатор, схема защиты от пускового тока, показанная на рисунке 4, эффективна для уменьшения пускового тока.

Рис.4 Пример схемы ограничения пускового тока для преобразователя постоянного тока

Как работает защита от сверхтока (OCP)?

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Резюме

Когда включена защита от перегрузки по току (OCP), система питания отключает выход, если выходной ток достигает уставки ограничения тока, и переходит из режима постоянного напряжения (CV) в режим постоянного тока (CC) операция.

Вопрос

Как работает защита от сверхтока (OCP)?

Ответ

Хотя блоки питания Keysight защищают себя от перегрузок или коротких замыканий, тестируемое устройство (DUT) может потребовать дополнительной защиты от сверхтоков.Хотя источник питания может работать неограниченно долго в режиме CV или CC, вы можете ограничить время, в течение которого тестируемое устройство будет подвергаться постоянному току. Вот где пригодится OCP.

При включенном OCP, когда источник питания постоянного тока переключается из режима CV в режим CC, OCP вступает во владение после заданной временной задержки и отключает выход источника питания. Время задержки программируется. Это предотвращает отключение OCP источника питания постоянного тока из-за коротких всплесков тока и других допустимо коротких перегрузок, которые не считаются опасными.По сравнению с защитой от перенапряжения (OVP) выход отключается немедленно. OVP обычно всегда включен и не может быть отключен. Однако, в отличие от OVP, OCP можно включать и выключать, и по умолчанию он обычно отключен. Здесь проиллюстрировано типичное событие OCP:

Первая треть графика показывает нормальную работу: источник питания находится в режиме CV, и ток, подаваемый на нагрузку, меньше предельного тока. Как только предел тока достигнут, источник питания начинает переход из режима CV в режим CC (подробнее об этом позже).В это время, если OCP выключен, источник питания будет оставаться в режиме CC до тех пор, пока нагрузка не будет снята или снижена до точки, когда питание вернется в режим CV.
Если OCP включен, после того, как время задержки OCP будет удовлетворено, выход будет отключен (последняя часть графика)

Обратите внимание, что время, необходимое выходу для перехода в режим CC, варьируется – в зависимости от величины состояние перегрузки по току по сравнению с настройкой ограничения тока. Например, если перегрузка по току лишь немного превышает настройку ограничения тока, может потребоваться несколько десятков миллисекунд (или больше) для выхода, чтобы установить бит состояния CC и запустить последовательность понижающего программирования (выключения).Если перегрузка по току значительно больше, чем установленный предел тока, может потребоваться всего несколько сотен микросекунд или меньше, чтобы выход установил бит состояния CC. Чтобы определить, когда OCP активируется и выход начинает отключаться, вы должны добавить время, необходимое для установки бита состояния CC на время задержки защиты от перегрузки по току. Если сверхток сохраняется сверх суммы этих двух временных интервалов, выход отключится.

Вы также можете указать задержку OCP, чтобы предотвратить срабатывание защиты от перегрузки по току при мгновенных изменениях настроек выхода, нагрузки и состояния.В большинстве случаев эти мгновенные состояния не будут рассматриваться как сбой защиты от сверхтока, и наличие условия OCP, отключение выхода, когда они возникают, будет мешать. Задание задержки OCP позволяет схеме OCP игнорировать эти мгновенные изменения в течение указанного периода задержки. По истечении времени задержки OCP и сохранении состояния перегрузки по току выход отключится. Другие факторы включают разницу между старым выходным значением и новым выходным значением, настройку ограничения тока и емкость нагрузки в режиме CV или индуктивность нагрузки в режиме CC.Требуемая задержка должна определяться экспериментально в каждом конкретном случае.

Вот пример OCP с использованием усовершенствованной системы питания модели N7951A – динамический источник питания постоянного тока, 20 В, 50 А, 1000 Вт. Мы охарактеризовали это с помощью программного обеспечения управления и анализа 14585A. Он сравнивает время отклика при нагрузке 6 А и 12 А, когда предел тока установлен на 5 А. Включая запрограммированное время задержки OCP в 5 миллисекунд, было обнаружено, что фактическое общее время отклика составляло 7 миллисекунд для нагрузки 12 А и 113 миллисекунд для 6 А загрузка.

Это сильно отличается от почти мгновенного времени отклика системы OVP. Даже если время задержки OCP было установлено равным нулю, ответ по-прежнему составляет порядка миллисекунд, а не микросекунд по сравнению с событием OVP. А когда величина перегрузки мала, как в случае нагрузки 6 А, обеспечивая всего 1 А перегрузки, общее время отклика намного больше. Это почему?

В отличие от системы OVP, которая работает полностью независимо от системы контроля предельного напряжения, система OCP запускается от системы контроля предельного тока.Таким образом, общее время отклика также включает время отклика текущего ограничения. Поведение ограничения тока сильно отличается от поведения простого порогового детектора «работает / нет», такого как OVP. Ограничительная система или схема должна регулировать выходную мощность источника питания на определенном уровне, что делает ее системой управления с обратной связью. Стабильность этой системы важна как при переходе от режима работы с постоянным напряжением, так и при поддержании стабильного выходного тока после перехода. Это приводит к более медленным и зависимым от перегрузки характеристикам отклика, которые типичны для систем ограничения тока.

Как правило, повреждение от перегрузки по току происходит намного медленнее по своей природе, чем OVP, и время отклика, зависящее от перегрузки, соответствует зависящему от времени характеру повреждения от перегрузки по току. Важно понимать, на что похожа характеристика отклика OCP и какое количество перегрузок по току может выдержать ваше ИУ, и вы должны иметь возможность эффективно использовать возможности защиты от перегрузки по току источника питания вашей системы.

Защита линий передачи по току несущей – методы и преимущества

Схема защиты по току несущей в основном используется для защиты длинных линий передачи.В схемах несущей и токовой защиты вместо фактического тока сравнивается фазовый угол тока в двух фазах линии. А затем фазовый угол линии определяет, является ли повреждение внутренним или внешним. Основными элементами несущего канала являются передатчик, приемник, соединительное оборудование и линейный ловушка.

Приемник несущего тока принимает несущий ток от передатчика на дальнем конце линии. Приемник преобразует полученный несущий ток в постоянное напряжение, которое можно использовать в реле или другой схеме, выполняющей любую желаемую функцию.Напряжение равно нулю, когда несущий ток не принимается.

Заглушка вставляется между шиной и соединением конденсатора связи с линией. Это параллельная LC-сеть, настроенная на резонанс на высокой частоте. Ловушки ограничивают ток несущей до незащищенной секции, чтобы избежать помех от одного канала или других соседних каналов тока несущей. Это также позволяет избежать потери сигнала несущего тока в прилегающей силовой цепи.

Конденсатор связи соединяет высокочастотное оборудование с одним из проводов линии и одновременно отделяет силовое оборудование от линии высокого напряжения.Нормальный ток будет протекать только по линейному проводнику, в то время как сильный ток несущей будет циркулировать по линейному проводнику, оборудованному высокочастотными ловушками, через конденсатор ловушки и землю.

Методы защиты от несущего тока

Различные методы защиты несущей тока и основная форма защиты несущей тока

  1. Защита от сравнения направлений
  2. Защита от сравнения фаз

Эти типы подробно описаны ниже

1.Направленная сравнительная защита

В этих схемах защиты защита может быть выполнена путем сравнения неисправности направления потока мощности на двух концах линии. Операция происходит только тогда, когда питание на обоих концах линии подается на шину в направлении линии. После сравнения направления реле контрольного сигнала несущей информирует оборудование о том, как направленное реле ведет себя на другом конце при коротком замыкании.

Реле на обоих концах устраняет неисправность шины.Если неисправность находится в секции защиты, мощность течет в защитном направлении, а при внешней неисправности мощность течет в противоположном направлении. Во время неисправности простой сигнал через пилот-сигнал несущей передается от одного конца к другому. Релейные схемы защиты пилот-сигнала, используемые для защиты передачи, в основном подразделяются на два типа. Их

  • Схема защиты от блокировки несущей – Схема защиты от блокировки несущей ограничивает работу реле.Он блокирует неисправность до входа в защищенный участок системы. Это одна из самых надежных защитных схем, поскольку защищает оборудование системы от повреждений.
  • Схема блокировки, разрешающая несущую – Схема защиты несущей позволяет току короткого замыкания проникать в защищаемую часть системы.

2. Защита несущей для сравнения фаз

Эта система сравнивает соотношение фаз между током, входящим в пилотную зону, и током, выходящим из защищенной зоны.Текущие величины не сравниваются. Он обеспечивает только основную или основную защиту, также должна быть предусмотрена резервная защита. Принципиальная схема схемы защиты несущей сравнения фаз показана на рисунке ниже.

ТТ линии передачи питают сеть, которая преобразует выходной ток ТТ в однофазное синусоидальное выходное напряжение. Это напряжение подается на передатчик несущего тока и устройство сравнения. Выходной сигнал приемника несущего тока также подается на устройство сравнения.Компаратор регулирует работу вспомогательного реле для отключения автоматического выключателя линии передачи.

Преимущество защиты от тока несущей

Ниже приведены преимущества схем защиты от несущего тока. Эти преимущества

  1. Он имеет быстрое и одновременное срабатывание выключателей на обоих концах.
  2. Имеет быстрый процесс очистки и предотвращает сотрясение системы.
  3. Никаких отдельных проводов для сигнализации не требуется, потому что линии электропередачи сами передают питание, а также сигнализацию связи.
  4. Это одновременное отключение автоматических выключателей на обоих концах линии за один-три цикла.
  5. Эта система лучше всего подходит для быстрого включения современных автоматических выключателей.

Основная операция оператора линии электропередачи заключалась в диспетчерском управлении, телефонной связи, телеметрии и ретрансляции.

От редакции: Карантин в отеле – тематическая статья: Защита от перегрузки по току

Текст и фотографии © 2020 Steve D’Antonio Marine Consulting, Inc.

Из заголовка

Карантин в отеле

Представьте, что вы провели две недели в отеле, не выходя все время за дверь. Кто, кроме Говарда Хьюза, может сказать, что сделал это? Я никогда не думал, что буду, но опять же COVID открыл много новшеств.

Недавно я ездил на Тайвань для пары инспекций новой сборки; Одним из условий для этого, помимо получения специальной визы, был строгий двухнедельный карантин по прибытии.Типичный для тайваньцев карантин проходил как пресловутая хорошо отлаженная машина: до, во время и после прибытия нужно было подписать и просмотреть множество форм и документов. Целый отель в Тайбэе был преобразован в карантин, и было даже «пандемическое такси», которое доставило меня из аэропорта в отель. Оказавшись там, несколько сотрудников, с которыми я столкнулся, были с ног до головы покрыты халатами и масками для лица (это немного напомнило мне тот научно-фантастический фильм «Штамм Андромеды»), но все же они всегда были дружелюбны и благосклонны.Еда, которая доставлялась три раза в день (это сопровождалось предварительно записанным звонком с уведомлением на телефон в номере), была интересной, здоровой и разнообразной, в основном тайваньской, но иногда включающей западные фавориты, такие как пицца, блины, французские тосты или курица. самородки. Для гостей был открыт специальный веб-сайт, на котором они могли заказывать более разнообразную еду (к счастью, в том числе и мороженое). Интернет работал быстро и без перебоев, что позволяло мне нормально работать, а также регулярно участвовать в видеоконференциях.

Каждый прием пищи включал небольшую карточку с надписью с молитвой (одна из них была с изображением коровы, ведущей локомотив, украшенной флагами), и каждые несколько дней еда включала сюрприз, небольшую игру или головоломку.

Быть занятым – не проблема, у меня большое количество статей, которые нужно написать, презентаций PowerPoint, которые нужно подготовить, фотографий и глав книг, которые нужно отредактировать. По натуре я одинокий человек, я не против побыть один, и мне не бывает одиноко. Однако ко второму дню я понял, что мне нужно установить режим упражнений; пока я один, я не веду сидячий образ жизни.Я начал как минимум четыре 20-минутных сеанса силовой ходьбы в день, в комнате было 15 шагов от конца до конца, что давало мне около 11000 шагов в день.

На второй день карантина меня посетили двое сотрудников милиции, они дали мне сотовый телефон; они объяснили, что будут использовать его для ежедневной связи со мной, голосом или текстом. Разумеется, я каждый день получал текстовые сообщения с вопросами, как я себя чувствую. Однако мне также позвонила женщина и спросила, не хочу ли я уроки китайского языка.Я вежливо отказался, однако она перезвонила несколько раз, поэтому я перестал отвечать на телефонные звонки. Это работало нормально, пока полиция не попыталась мне позвонить, а я не ответил. Они забеспокоились и в конце концов позвонили моему клиенту, который прибыл со мной, чтобы подтвердить, что я не сбежал. Я перезвонил им и поправил дело, заверив их, что я не выходил из комнаты.

После освобождения я мог свободно путешествовать по Тайваню. Это была передышка, так как у них так мало случаев, благодаря их строгим мерам и острову, они могут очень легко контролировать въезд, и, таким образом, очень мало ограничений, маски не являются обязательными, люди пожимают руки (это было странно), объятия и встречи в переполненных ресторанах.Как я уже говорил в этой колонке в прошлом, я не могу достаточно хорошо говорить о тайваньцах, они являются одними из самых трудолюбивых, трудолюбивых и целеустремленных, а также добрых и щедрых людей, которые у меня когда-либо были. удовольствие от работы. Я снимаю шляпу перед ними в борьбе не только с COVID, но и в том, чтобы позволить избранным бизнес-путешественникам въезжать в страну и делать это безопасным и эффективным образом.

Хотя двухнедельный карантин – это не то, что я не хочу повторять в ближайшее время, было приятно узнать, что я могу это сделать.

Электронный журнал Marine Systems Excellence в этом месяце освещает тему защиты от сверхтоков. Надеюсь, вы найдете это и интересным, и полезным.


Защита от перегрузки по току и почему это так важно

Предохранители и автоматические выключатели являются первой линией защиты от электрических пожаров, не стоит недооценивать их важность.

Я живо помню свое первое знакомство с защитой от сверхтока, а точнее с ее отсутствием. Будучи подростком, потенциальным морским электриком с большими амбициями, чем знаниями, я подключил фонарь под носовой частью семейного 16-футового подвесного катера.Проволока проходила рядом со стальным топливным баком и полкой, на которой он лежал. После летнего использования провод, который я не позаботился закрепить должным образом, пробился под резервуар, острый металлический край которого во время движения протирал изоляцию. В одно мгновение из-под форпика вырвалось облако густого белого дыма, окутавшее кабину и находящихся в ней людей. К счастью, провод был маленького калибра, и он расплавился, разорвав цепь, прежде чем смог зажечь полку, или “ плазменный разрез ” пробил световой датчик, и несколько ржавый топливный бак из листового металла, все было кончено. всего несколько секунд.Хотя я быстро понял, что произошло, в том юном возрасте я решил, что моя единственная ошибка заключалась в неправильной прокладке провода; однако, когда я стал старше и мудрее, я в конце концов узнал о защите от сверхтоков и ее важности. Однако этот эпизод и резкий запах этого короткого замыкания остались со мной с тех пор.

Показанный здесь провод малого калибра, вероятно, для цепи зарядки, должным образом защищен от перегрузки по току встроенным предохранителем.

Защита от перегрузки по току, сокращенно OCP, – это просто универсальная фраза для правильной установки предохранителей и автоматических выключателей.За несколькими исключениями, которые подробно описаны ниже, OCP играет одну из основных ролей в обеспечении безопасности электрической системы; он защищает проводку , и вопреки слишком широко распространенному мнению, , а не потребителя энергии или прибор, от перегрева и потенциального возгорания.

Распространенная ошибка защиты от сверхтоков, установка предохранителя рядом с потребителем или устройством, а не с источником питания .

В ходе проверок судов, которые я провожу, неправильно установленных, неправильно размещенных, неправильно выбранных или вообще отсутствующих, OCP – ужасно обычное явление, которое должны понимать и уметь определять все опытные морские техники, а не только электрики.В идеале владельцы лодок тоже должны иметь, наконец, элементарное понимание основных требований, касающихся OCP.

Эту проблему усложняет распространенное недоразумение, связанное с электрическими неисправностями с высоким сопротивлением и низким сопротивлением. Последнее, по сути, короткое замыкание, может быть устранено OCP, а первое – нет. Корродированное или неплотное соединение представляет собой высокое сопротивление (и, как правило, низкий ток или силу тока) току, в то время как один винт, проходящий через положительный и отрицательный проводники, представляет собой короткое замыкание с низким сопротивлением (обычно связанное с большим током).Следовательно, плохое соединение с высоким сопротивлением, представленное корродированной, влажной, покрытой солью штепсельной вилкой берегового питания, может выделять значительное количество тепла, что приводит к пожару, не вызывая отключения или взрыва OCP. OCP обеспечивает защиту от неисправностей с низким сопротивлением, таких как короткое замыкание или перегрузка цепей, которые могут возникнуть, например, при работе трех кондиционеров, водонагревателя и зарядного устройства от одного берегового шнура питания на 30 А, или если кабель берегового питания зажат между корпусом и стальной сваей.

Вопреки распространенному мнению, защита от сверхтоков не предотвратит сценарии с высоким сопротивлением, подобные показанному здесь. Высокое сопротивление, которое создает тепло, неотличимо от других обычных нагрузок, таких как обогреватели, плиты и фены.

Общие требования

Что касается систем переменного и постоянного тока, то в рекомендациях Американского совета по лодкам и яхтам очень четко указано, где и как следует использовать OCP. Для систем постоянного тока OCP должен быть установлен в пределах 7 дюймов от источника питания, измеренного по длине провода.Исключения из этого мандата, которые являются критически важными, цитируются из ABYC E-11.10.1.1, следующие:

  1. Провода электродвигателя проворачивания [поскольку OCP не требуется, особое внимание следует уделять прокладке положительного кабеля, в том числе во всем остальном он не должен касаться двигателя, кроме точки, в которой он подсоединяется к положительному выводу стартера].
Цепи проворачивания или пуска не подпадают под действие директив ABYC по защите от сверхтоков. Однако положительный или «незаземленный» провод не должен контактировать с какой-либо частью двигателя.Показанная здесь установка соответствует требованиям.
  1. Если проводник подсоединен непосредственно к клемме аккумуляторной батареи и на всем своем расстоянии заключен в оболочку или корпус, такой как кабелепровод, распределительная коробка, блок управления или закрытая панель, защита от перегрузки по току должна быть размещена как можно ближе к батарее , но не более 72 дюймов (1,83 м).
  2. Если проводник подключен к источнику питания, отличному от клеммы аккумуляторной батареи [это может быть выключатель аккумуляторной батареи, штырь стартера или шина], и на всем ее протяжении он содержится в оболочке или корпусе, таком как кабелепровод, распределительная коробка , блок управления или закрытая панель, , максимальная токовая защита должна быть размещена как можно ближе к точке подключения к источнику питания , но не более чем на 40 дюймов (1.02 м).
  3. Защита от перегрузки по току не требуется в проводниках от самоограничивающихся генераторов переменного тока со встроенными регуляторами , если длина проводника составляет менее 40 дюймов (1,02 м), он подключен к источнику питания, отличному от батареи, и находится на всем протяжении расстояние в оболочке или ограждении.
  4. Защита от перегрузки по току не требуется на генераторе переменного тока, если допустимая токовая нагрузка проводника равна или больше номинальной выходной мощности генератора.
  5. На косички длиной менее 7 дюймов (178 мм) не распространяются требования по защите от сверхтоков.

В дополнение к [этим положениям] незаземленные проводники зарядного устройства, генератора переменного тока или другого источника заряда должны быть снабжены защитой от перегрузки по току внутри источника заряда или в пределах семи дюймов (178 мм) от источника заряда, в зависимости от максимальная мощность устройства.

ИСКЛЮЧЕНИЕ: Саморегулирующиеся устройства [включая генераторы и зарядные устройства].

Предохранители и автоматические выключатели следует размещать как можно ближе к источнику питания, включая батареи и другие точки распределения, такие как показанная здесь шина.

Для цепей переменного тока требования немного другие.

  1. Каждый незаземленный токоведущий провод должен быть защищен автоматическим выключателем или плавким предохранителем.
  2. Автоматический выключатель или предохранитель должен быть размещен на источнике питания для каждой цепи или проводника, кроме…
  • Если физически нецелесообразно размещать автоматический выключатель или предохранитель на источнике питания, это может быть размещенным в пределах семи дюймов (178 мм) от источника питания для каждой цепи или проводника, измеренного вдоль проводника.
  • Если физически нецелесообразно размещать автоматический выключатель или предохранитель на расстоянии семи дюймов от источника питания или в пределах семи дюймов от источника питания, его можно разместить в пределах 40 дюймов (102 см) от источника питания для каждой цепи или проводника, при измерении вдоль проводника, если проводник находится на всем протяжении своего расстояния между источником питания и требуемым автоматическим выключателем или предохранителем в оболочке или корпусе, таком как распределительная коробка, блок управления или закрытая панель.
  1. Дополнительная защита от перегрузки по току – Если главный выключатель берегового отключения питания находится на расстоянии более 10 футов (трех метров) от розетки берегового питания или точки электрического подключения стационарно установленного берегового шнура питания, дополнительных предохранителей или автоматические выключатели должны быть предусмотрены в пределах 10 футов (трех метров) [, чем ближе, тем лучше, ] от входа или точки подключения к электрической системе лодки.Измерение производится по проводникам.
Предохранители следует располагать как можно ближе к источнику питания, так как каждый дюйм провода между источником питания и предохранителем не защищен, и, следовательно, это ответственность. Эти предохранители идеально расположены рядом с шиной.

Курсив выделен мной, подчеркивая необходимость размещать OCP как можно ближе к источнику, а не на максимально допустимом расстоянии. Помните, что каждый дюйм провода между источником питания и OCP не защищен и в случае короткого замыкания может привести к возгоранию.

Требования к нагрузкам двигателя представляют больше вариаций на эту тему…

  1. Двигатели переменного тока – Каждая установка двигателя и каждый двигатель устройства с приводом от двигателя должны быть индивидуально защищены устройством защиты от перегрузки по току или тепловой защиты.

ИСКЛЮЧЕНИЕ: Двигатели, которые не будут перегреваться в условиях блокировки ротора.

Генераторы

Стоит отметить, что в отношении генераторов переменного тока, несмотря на исключения, если положительный выходной кабель генератора выходит из двигателя, он должен быть защищен от перегрузки по току в том месте, где он подключается к судовым батареям или шине постоянного тока, в соответствии со стандартами. подробно описано выше.Кроме того, я не согласен с исключением номер пять. Если выходной кабель генератора с высокой выходной мощностью замыкается на блок двигателя или другую заземленную конструкцию, например, вал или топливный бак, независимо от того, способен ли кабель передавать ток, источник заземления может не быть или не всегда быть, и, таким образом, возможность возникновения дуги и значительного тепловыделения остается для меня серьезной проблемой. Подробнее об этом см. Здесь. Поэтому я рекомендую установить OCP на на обоих концах положительного выходного кабеля генератора.

Требования к нагрузкам двигателя несколько иные, сам двигатель нуждается в защите в случае блокировки ротора.

Батарейные блоки

Положительные кабели, подключенные к батарейным блокам, используемым для целей, отличных от пусковых нагрузок, как и любой другой провод постоянного тока, должны быть оснащены OCP в соответствии с вышеописанными инструкциями. Для сравнительно небольших батарей, 2200 ампер холодного пуска (CCA) или 500 ампер-часов или меньше, обычно используются обычные предохранители типа ANL (см. Конкретные указания в таблице IV-A ABYC).Однако для банков, которые превышают эту емкость, требуется OCP, обладающий более высокой пропускной способностью прерывания (AIC). Стандарт ABYC требует, чтобы AIC OCP, используемый в этом приложении, был, по крайней мере, равен рейтингу короткого замыкания производителя аккумулятора (это может быть до пяти раз выше рейтинга CCA для аккумуляторов AGM и даже выше для литий-ионных), что часто требует предохранителя класса T, так как предохранитель ANL имеет крайне недостаточную отключающую способность. В некоторых случаях для исключительно больших батарей даже предохранитель класса Т может не соответствовать требованиям.

Стандарты ABYC для защиты от сверхтоков относительно просты, их соблюдение значительно снизит вероятность электрического пожара (здесь показано требование постоянного тока).

Двигатели

Двигательные нагрузки представляют собой еще один набор проблем для OCP. В ABYC E-11.10.1.3.1 четко прописаны требования: «Двигатели и оборудование с приводом от двигателя, за исключением двигателей, запускающих двигатель, должны иметь внутреннюю защиту на оборудовании или устройства защиты от перегрузки по току параллельной цепи, подходящие для тока двигателя.Предусмотренная защита должна исключать опасность возгорания, если установленная цепь находится под напряжением в течение семи часов при любых условиях перегрузки, включая заблокированный ротор ». Следующие инструкции также включены в этот стандарт: «Может возникнуть необходимость в использовании термочувствительных защитных устройств на оборудовании или системе, если двигатель не может работать непрерывно при максимально возможной нагрузке». И: «Возможно, потребуется провести испытания в установленном состоянии, чтобы убедиться в соответствии требованиям к заблокированному ротору.Падение напряжения из-за размера провода и характеристики задержки устройства защиты от перегрузки по току, возможно, придется отрегулировать для защиты двигателя ». В конечном итоге, если двигатель не обладает необходимой внутренней тепловой защитой, а некоторые из них не имеют, может потребоваться установка OCP на двигателе для удовлетворения этого требования в дополнение к OCP, которое присутствует для ответвленной цепи, обслуживающей двигатель. В качестве альтернативы нет требований к размеру OCP для максимальной пропускной способности проводника по току .Следовательно, размер основного OCP для ответвленной цепи двигателя может быть таким, чтобы обеспечивать адекватную защиту самого двигателя, даже если он сам по себе не соответствует размеру провода, поскольку размер провода может быть больше, чтобы уменьшить падение напряжения.

Необязательно знать, для чего используется этот провод, чтобы знать, что он нарушает стандарт OCP, подключен к распределительной шине и не имеет защиты от перегрузки по току в пределах 7 дюймов (металлические кольца следует снимать при выполнении электротехнические осмотры или работы).

Поскольку на сильноточные проводники стартера не распространяется действие директив OCP, прокладка положительного кабеля стартера должна выполняться с особой осторожностью, он должен быть защищен от любой возможности истирания заземленными предметами, включая, в особенности, сам двигатель. Фактически, директивы ABYC запрещают положительный кабель стартера касаться двигателя, говоря: «Незаземленный [положительный] кабель аккумуляторной батареи должен быть проложен так, чтобы избежать контакта с какой-либо частью двигателя или трансмиссии.«Его необходимо выводить от стартера, не касаясь двигателя, трансмиссии, кронштейнов или любых других связанных частей. Кроме того, мои собственные рекомендации по прокладке кабелей стартера включают в себя разделение положительных и отрицательных кабелей друг от друга; при перегреве от короткого замыкания или удара молнии они могут раствориться друг в друге.

Такая прокладка кабеля стартера представляет собой явное нарушение стандартов ABYC; Положительные кабели стартера не должны касаться каких-либо частей двигателя.Если бы он задевал стартер или блокировку, вызывая короткое замыкание, он бы быстро перегрелся и, возможно, привел бы к пожару.

Некоторые производители включают предохранитель в цепи стартера; не существует стандарта, запрещающего это; однако многие считают, и я согласен с этим, это представляет собой серьезную проблему, поскольку слабый стартерный аккумулятор вызывает более высокое потребление тока стартера, что, в свою очередь, может привести к перегоранию предохранителя цепи стартера. В случае, если двигатель необходимо запустить быстро, например, если судно дрейфует на подветренный берег или находится под угрозой выхода из строя, а предохранитель стартера перегорел, результаты могут быть катастрофическими.

Если вы можете проследить провод цепи без проворачивания от положительной клеммы аккумуляторной батареи на расстояние более 7 дюймов, не достигнув защиты от сверхтока, это является нарушением. Показанный здесь провод меньшего сечения не имеет такой защиты.

Короче говоря, если вы можете проследить за неизолированным проводом, оставляющим аккумулятор, тот, который , а не , используемый для запуска, и вы не встретите OCP в пределах 7 дюймов, это представляет собой нарушение. Если он защищен оболочкой, и вы не встретите OCP в пределах 72 дюймов, это тоже является нарушением.Наконец, каждый дюйм провода между батареей (или другим источником распределения энергии, таким как выключатель батареи, штырь стартера или шина, к которой подключены кабели меньшего сечения и, следовательно, недостаточно защищенные) и OCP незащищен, если короткое замыкание В этом месте возникает электрическая цепь, провод перегревается, что может привести к возгоранию. Между прочим, одобренная ABYC оболочка включает кабелепровод, одобренный (и, следовательно, огнестойкий и непрерывный) разрезной, а не спиральный, ткацкий станок и даже изоленту, хотя это не рекомендуется.Знакомый полупрозрачный или черный спиральный ткацкий станок не соответствует требованиям ABYC, поскольку обеспечивает неполную защиту и в большинстве случаев не обладает огнестойкостью.

Обратите особое внимание на требования OCP, они являются одними из наиболее часто нарушаемых стандартов ABYC. Несоблюдение стандартов – одна из наиболее частых причин пожаров на борту.

Что такое защита цепи?

Защита цепи, в простейшем случае, представляет собой преднамеренное добавление «слабого звена» в электрическую цепь.Эта связь будет разорвана в случае неисправности – будь то высокая температура, чрезмерный ток или короткое замыкание в проводнике, тем самым защищая электрическую цепь, частью которой она является, от повреждения.

Почему важны устройства защиты цепей?

Защитные устройства важны, потому что они гарантируют, что в условиях неисправности не может протекать высокий ток повреждения, а также защищают установку, что, что более важно, гарантирует, что потребители не будут травмированы или убиты в результате электрического повреждения.Защита от перегрузки по току обеспечивается автоматическими выключателями или плавкими предохранителями, которые срабатывают в определенных пределах, автоматически отключая питание при возникновении перегрузки или тока повреждения (короткого замыкания или замыкания на землю). Условия перегрузки по току возникают из-за перегрузок или коротких замыканий. Перегрузка является результатом неисправного элемента или слишком большого количества элементов, подключенных к цепи. Короткое замыкание происходит, когда провод под напряжением входит в контакт с оголенной проводящей частью или другим проводником в цепи с низким или незначительным импедансом.Это может быть из-за неправильно подключенной проводки или повреждения кабелей. Между тем, замыкания на землю аналогичны коротким замыканиям и возникают, когда токоведущий провод входит в контакт с заземленным проводником, открытой или посторонней проводящей частью. При замыкании на землю не обязательно должен быть большой ток.

Важно, чтобы была установлена ​​соответствующая защита цепи, обеспечивающая безопасность электроустановки.

Виды защиты цепей

Предохранитель

Предохранитель содержит кусок проволоки, который легко плавится.Если ток, проходящий через предохранитель, слишком велик, провод нагревается до плавления и разрывает цепь.

Предохранители бывают нескольких типов:

  • BS3036 сменные предохранители – они используются в защите бытовых цепей и дешевы, легко ремонтируются и легко проверяются на предмет сгорания. Однако они неточны, могут использоваться неправильно, вставляя предохранительный провод неподходящего типа, и могут содержать опасно горячий металл.
  • Патронные предохранители
  • BS1361 / 1362 – используются в крышках и распределителях вилок, патронные предохранители довольно точны, имеют низкий коэффициент плавления, легко заменяются и не имеют внешней дуги.Однако они более дорогие, чем заменяемые предохранители, и по ним невозможно увидеть, перегорели ли они.
  • BS 88 Предохранители с высокой отключающей способностью (HBC) – используются в промышленных установках и цепях двигателей. Они быстро работают, легко заменяются, достаточно точны и не имеют внешней дуги. Их замена очень дорога.

Устройство остаточного тока (УЗО)

Устройства остаточного тока

(или УЗО) предназначены для обнаружения и отключения питания в случае замыкания на землю, например, когда токоведущий провод касается заземленного корпуса оборудования или когда токоведущий провод перерезается.Этот тип неисправности потенциально опасен и может привести к поражению электрическим током и возгоранию.

Миниатюрный автоматический выключатель (MCB)

Миниатюрный автоматический выключатель – это электромеханическое устройство, предназначенное для защиты электрической цепи от перегрузки по току. Автоматические выключатели можно использовать там, где нет предохранителей. Они также намного проще в использовании, с переключением включения / выключения для изоляции цепи и намного безопаснее, поскольку провод заключен в пластиковый корпус. Они намного дороже предохранителей и требуют регулярной проверки.Температура окружающей среды также влияет на их работоспособность.

Автоматический выключатель действует как переключатель и размыкается, когда в цепи протекает чрезмерный ток. Его можно сбросить без повреждений, а основные контакты удерживаются замкнутыми с помощью фиксирующего механизма. Защелка может срабатывать двумя способами – термически (когда тепло, выделяемое чрезмерным током, изгибает металлическую полосу и срабатывает выключатель), или магнитно (когда ток короткого замыкания усиливает магнитное поле для срабатывания защелки).

Автоматические выключатели

не защищают людей от поражения электрическим током, вызванного утечкой на землю – это делают УЗО и АВДТ.

Автоматический выключатель максимального тока (RCBO)

Выключатель дифференциального тока с перегрузкой по току (RCBO) используется в приложениях, где требуется комбинированная защита как от сверхтоков (перегрузка и короткое замыкание), так и от замыканий по току утечки на землю.

Защита от перегрузки и сверхтока – базовое управление двигателем

Нажмите кнопку воспроизведения на следующем аудиоплеере, чтобы слушать, как вы читаете этот раздел.

Когда двигатель запускается впервые, прежде чем вал сможет набрать скорость и начать вращаться, характеристики обмотки статора соответствуют характеристикам короткого замыкания.Таким образом, двигатель начинает потреблять очень высокие значения тока . Этот ток создает магнитное поле, которое заставляет вал двигателя вращаться, и это вращательное действие создает противо-ЭДС (CEMF), которая ограничивает ток до его нормального рабочего значения.

Первоначальное высокое значение тока называется пусковым током и может вызвать серьезные нарушения в сети и ложное срабатывание, если предохранители и автоматические выключатели не имеют соответствующего размера.

Термин «перегрузка , » описывает умеренное и постепенное повышение значения тока в течение относительно длительного периода времени.Это вызвано чрезмерным током, потребляемым двигателем, который может в шесть раз превышать номинальный ток. Это вызвано слишком большой нагрузкой на двигатель. Системы защищены реле защиты от перегрузки . В то время как перегрузки допускаются на короткое время (обычно минуты), длительные перегрузки будут использовать тепловое воздействие, чтобы вызвать срабатывание защитного устройства.

Термин «перегрузка по току » (иногда называемый коротким замыканием или замыканием на землю) описывает резкое и быстрое повышение тока за короткий период времени (доли секунды).Цепи и оборудование защищены от перегрузок по току предохранителями или автоматическими выключателями.

В этих случаях значение тока намного больше, чем номинальный линейный ток, и действительно может быть от шести до многих сотен раз выше нормального номинального значения тока.

Существует несколько причин ситуаций перегрузки по току. Например, когда происходит замыкание на болтах – замыкание между линией и землей или между линией и линией. Это вызывает очень большое значение тока из-за обратно пропорциональной зависимости между сопротивлением цепи и потребляемым током.

Другая менее понятная причина короткого замыкания – запуск асинхронного двигателя. При первом включении трехфазного асинхронного двигателя обмотки статора имеют цепь с очень низким сопротивлением. Это потребляет очень большой пусковой ток, который неотличим от стандартного короткого замыкания, за исключением того, что он быстро падает до номинального значения тока, потребляемого двигателем. Это происходит из-за противоэлектродвижущей силы (CEMF), создаваемой вращающимся валом двигателя. Когда двигатель вращается, CEMF ограничивает ток до безопасных значений.Когда двигатель не вращается, от источника потребляется очень большое значение тока. Этот ток иногда называют током с заторможенным ротором, , и пускатели двигателей и устройства максимального тока должны быть рассчитаны на безопасную работу с этим значением тока.

Последствия короткого замыкания

Два основных отрицательных выхода сверхтоков:

  • Тепловая энергия : Высокие значения тока создают много тепла, которое может повредить оборудование и провода.Тепловая энергия может быть выражена как I 2 t (квадрат тока, умноженный на время) – чем дольше сохраняется неисправность, тем больше потенциальное тепловое повреждение.
  • Механические силы : Сильные токи короткого замыкания могут создавать мощные магнитные поля и оказывать огромное магнитное напряжение на шины и оборудование, иногда деформируя их по форме и создавая другие проблемы.

Большие значения тока короткого замыкания могут очень быстро вызвать повреждение, поэтому устройства защиты от перегрузки по току должны действовать очень быстро, чтобы устранить сбой.Существует две основные категории устройств защиты от сверхтоков: предохранители и автоматические выключатели.

Предохранители

Предохранители

Предохранитель представляет собой простое устройство, которое защищает проводники и оборудование цепи от повреждений из-за превышения нормальных значений неисправности. Он разработан как самое слабое звено в цепи.

Предохранитель

A представляет собой изолированную трубку, содержащую полосу проводящего металла (плавкую вставку), которая имеет более низкую температуру плавления, чем медь или алюминий. Плавкая вставка имеет узкие резистивные сегменты, которые концентрируют ток и вызывают повышение температуры в этих точках.

При коротком замыкании элементы предохранителя сгорают всего за доли секунды. Чем выше значения тока повреждения, тем быстрее сработает предохранитель.

В случае перегрузки предохранительным элементам может пройти несколько секунд или даже минут, прежде чем тепловые воздействия вызовут плавление плавкой вставки.

Предохранители бывают двух категорий: быстродействующие предохранители (тип P) и предохранители с выдержкой времени (тип D).

Предохранители, используемые в цепях двигателя, должны выдерживать интенсивный пусковой ток при запуске двигателя, поэтому мы используем предохранители с выдержкой времени, также известные как «двухэлементные предохранители».”

Общие рейтинги

Все устройства максимального тока должны работать в пределах своих номинальных значений. Три наиболее важных параметра – это напряжение, ток и отключающая способность.

Номинальное напряжение

Предохранители и автоматические выключатели должны быть рассчитаны по крайней мере на значение напряжения цепи, которую они предназначены для защиты.

Когда предохранитель или автоматический выключатель прерывает ток короткого замыкания, он должен безопасно гасить дугу и предотвращать ее повторное возникновение.Следовательно, номинальное напряжение предохранителя или автоматического выключателя должно быть равно или превышать напряжение системы.

Например, предохранитель, рассчитанный на 240 В RMS, будет приемлем для использования в цепи 120 В. Однако при использовании в цепи 600 В. напряжение предохранителя превысит номинальное.

Номинал в продолжительном режиме

Рейтинг продолжительной работы описывает максимальное номинальное значение среднеквадратичного значения тока, на которое рассчитано устройство максимального тока для непрерывной работы без отключения.Вообще говоря, номинал предохранителя или выключателя ампер не должен превышать допустимую нагрузку цепи по току, но есть исключения, такие как определенные цепи двигателя.

Отключающая способность

Когда происходит короткое замыкание или замыкание на землю, сопротивление цепи падает до нуля Ом , вызывая протекание очень больших значений тока. Этот чрезвычайно быстрый рост тока короткого замыкания может вызвать повреждение проводов и оборудования из-за перегрева, и его необходимо как можно быстрее погасить.

Номинальная отключающая способность (IC) устройства максимального тока – это максимальный ток короткого замыкания, который устройство может отключить без ущерба для себя. Большинство автоматических выключателей и предохранителей имеют номинал IC 10 000 ампер.

Для систем, способных к большим токам замыкания, предохранители с высокой разрывной емкостью (HRC) могут отключать токи до 200 000 ампер с помощью гасителя дуги, такого как кварцевый песок, чтобы помочь устранить замыкание.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *