Защитное отключение в электроустановках

Защитное отключение в электроустановках

Под защитным отключением понимают быстрое, за время не более 200 мс, автоматическое отсоединение от источника питания всех фаз потребителя или части электропроводки в случае если повреждена изоляция или имеет место иная аварийная ситуация, угрожающая человеку поражением электрическим током.

Защитное автоматическое отключение питания – автоматическое размыкание цепи одного или нескольких фазных проводников (и, если требуется, нулевого рабочего проводника), выполняемое в целях электробезопасности.

Защитное отключение может быть как единственной и главной мерой защиты, так и дополнительной мерой к сетям заземления и зануления применительно к электроустановкам с рабочим напряжением до 1000 вольт.

Назначение защитного отключения – обеспечение электробезопасности, что достигается за счет ограничения времени воздействия опасного тока на человека.

Защитное отключение – быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током. Такая опасность может возникнуть при:

замыкании фазы на корпус электрооборудования;

при снижении сопротивления изоляции фаз относительно земли ниже определенного предела;

появлении в сети более высокого напряжения;

прикосновении человека к токоведущей части, находящейся под напряжением.

В этих случаях в сети происходит изменение некоторых электрических параметров: например, могут измениться напряжение корпуса относительно земли, напряжение фаз относительно земли, напряжение нулевой последовательности и др. Любой из этих параметров, а точнее говоря – изменение его до определенного предела, при котором возникает опасность поражения человека током, может служить импульсом, вызывающим срабатывание защитно-отключающегося устройства, т. е. автоматическое отключение опасного участка сети.

По настоящее время устройства защитного отключения обычно применя лись на электроустановках четырех видов:

Передвижные установки с изолированной нейтралью (в таких условиях в принципе возведение полноценного заземляющего устройства проблематично). Защитное отключение применяется тогда либо совместно с заземлением, либо как самостоятельная защитная мера.

Стационарные установки с изолированной нейтралью (где необходима защита электрических машин, с которыми работают люди).

Мобильные и стационарные установки с нейтралью любого типа, когда имеет место высокая степень угрозы поражения электрическим током, или если установка функционирует во взрывоопасных условиях.

Стационарные установки с глухозаземленной нейтралью на некоторых потребителях большой мощности и на удаленных потребителях, где зануления недостаточно для защиты или где оно в качестве защитной меры не вполне эффективно, не дает достаточной кратности тока замыкания фазы на землю.

Для реализации функции защитного отключения применя ли специальные устройства защитного отключения. Их схемы могут отличаться, конструкции зависят от особенностей защищаемой электроустановки, от характера нагрузки, от режима заземления нейтрали и т. д.

Прибор защитного отключения – совокупность отдельных элементов, которые реагируют на изменение какого-либо параметра электрической сети и дают сигнал на отключение автоматического выключателя. Устройство защитного отключения в зависимости от параметра, на который оно реагирует, можно отнести к тому или иному типу, в том числе к типам устройств, реагирующих на напряжение корпуса относительно земли, ток замыкания на землю, напряжение фазы относительно земли, напряжение нулевой последовательности, ток нулевой последовательности, оперативный ток и др.

Здесь может быть применено специально установленное реле защиты, которое устроено так же, как и высокочувствительные реле напряжения с размыкающимися контактами, которые включаются в цепь питания магнитного пускателя, скажем, электродвигателя.

Назначение защитного отключения заключается в том, чтобы одним прибором осуществлять совокупность защиты либо некоторые из следующих ее видов:

от однофазных замыканий на землю или на элементы электрооборудования, нормально изолированные от напряжения;

от не полных замыканий, когда снижение изоляции одной из фаз создает опасность поражения человека;

от поражения при прикосновении человека к одной из фаз электрооборудования, если прикосновение произошло в зоне действия защиты прибора.

В качестве примера можно привести простое устройство защитного отключения на базе реле напряжения. Обмотка реле включается между корпусом защищаемого оборудования и заземлителем.

В условиях, когда обмотка реле имеет сопротивление сильно превосходящее таковое у вспомогательного заземлителя, вынесенного за пределы зоны растекания заземления защиты, — обмотка реле К1 окажется под напряжением корпуса относительно земли.

Тогда в момент аварийного пробоя на корпус, напряжение это будет больше напряжения срабатывания реле и реле сработает, замкнув цепь отключения автоматического выключателя Q1 или разомкнув своим срабатыванием цепь питания обмотки магнитного пускателя Q2.

Другой вариант простого устройства защитного отключения для электроустановок — это токовое реле (реле максимального тока). Его обмотка включается в разрыв провода зануления, благодаря чему контакты аналогичным образом разомкнут цепь питания обмотки магнитного пускателя если замкнут цепь питания обмотки автоматического выключателя. Вместо обмотки реле, кстати, иногда можно использовать обмотку выключателя — расцепителя в качестве реле максимального тока.

Когда устройство защитного отключения вводится в эксплуатацию, его обязательно проверяют: проводятся плановые полные и частичные проверки, чтобы убедиться, что устройство работает надежно, что отключения когда нужно происходят.

Раз в три года проводят полную плановую проверку, зачастую вместе с ремонтом сопряженных цепей электроустановок. В проверку входят также испытания изоляции, проверка уставок защиты, тесты устройств защиты и общий осмотр аппаратуры и всех соединений.

Что касается частичных проверок, то их проводят время от времени в зависимости от частных условий, однако в них входят: проверка изоляции, общий осмотр, тесты защиты в действии. Если защитное устройство работает не вполне корректно, проводят более глубокую проверку по специальному алгоритму.

В наше время наибольшее распространение защитное отключение получило в электроустановках, используемых в сетях напряжением до 1 кВ с заземленной или изолированной нейтралью.

Электроустановки напряжением до 1 кВ жилых, общественных и промышленных зданий и наружных установок должны, как правило, получать питание от источника с глухозаземленной нейтралью с применением системы TN. Для защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания.

При выполнении автоматического отключения питания в электроустановках напряжением до 1 кВ все открытые проводящие части должны быть присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания, если применена система TN, и заземлены, если применены системы IT или ТТ. При этом характеристики защитных аппаратов и параметры защитных проводников должны быть согласованы, чтобы обеспечивалось нормированное время отключения поврежденной цепи защитно-коммутационным аппаратом в соответствии с номинальным фазным напряжением питающей сети.

Защита осуществляется специальным устройством защитного отключения (УЗО), которое, работая в дежурном режиме, постоянно контролирует условия поражения человека электрическим током.

УЗО применяют в электроустановках до 1 кВ:

в передвижных эл. установках с изолированной нейтралью (особенно если затруднено создание заземляющего устройства. Может применяться как в виде самостоятельной защиты, так и в сочетании с заземлением);

в стационарных электроустановках с изолированной нейтралью для защиты ручных электрических машин в качестве единственной защиты, и в дополнение к другим;

в условиях повышенной опасности поражения электрическим то- ком и взрывоопасности в стационарных и передвижных электроустановках с различными режимами нейтрали;

в стационарных электроустановках с глухозаземленной нейтралью на отдельных удаленных потребителях электрической энергии и потребителя большой номинальной мощности, на которых защита занулением не достаточно эффективна.

Принцип работы УЗО состоит в том, что оно постоянно контролирует входной сигнал и сравнивает его с наперед заданной величиной (уставкой). Если входной сигнал превышает уставку, то устройство срабатывает и отключает защищенную электроустановку от сети. В качестве входных сигналов устройств защитного отключения используют различные параметры электрических сетей, которые несут в себе информацию об условиях поражения человека электрическим током.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Область использования, функции и разновидности выключателей с таймером отключения

Рациональное использование электроэнергии — одна из важных задач владельцев жилой недвижимости, производственных и коммерческих помещений. Довольно часто происходят ситуации, когда жильцы уходят из дома, оставив невыключенным свет в комнате, а по итогам месяца обнаруживают лишние киловатты на приборе учета электроэнергии

Чтобы избежать подобных неприятностей, был разработан выключатель с таймером, который относится к системе «умный дом». Устройство настраивают на управление освещением, регулировку запуска энергозависимых устройств: отопления, кондиционирования, бытовой техники, системы безопасности.

Основные характеристики прибора

Выключатель света с таймером помогает рационально и экономно расходовать электроэнергию, выполняя ресурсосберегающую функцию. Интеллектуальное приспособление имеет встроенную программу, при помощи которой пользователи могут задавать параметры управления осветительными и энергозависимыми приборами. Временной выключатель должен отвечать следующим требованиям:

1. Обладать максимально продолжительным параметром времени, на которое допускается программировать устройство. Чем шире временной диапазон, тем больше функций выполняет устройство с таймером.
2. Отличаться высокой точностью при учете временных интервалов, не допускать погрешностей в работе относительно момента срабатывания реле — включающего и отключающего приспособления.
3. Иметь низкий показатель дискретности, обладать устойчивостью к перепадам напряжения, поддерживать параметры работы в пределах 230 В при частоте в 50 Гц и силе тока в 16 А.
4. Содержать обширный набор функций, чтобы устройство можно было настаивать на выполнение различных задач по оптимизации использования ресурсов, работать с большим количеством коммутаций.

Выключатель с выдержкой времени — сложное электротехническое приспособление со встроенной программой. К основным элементам конструкции относятся микроконтроллеры, реле, выпрямительный диод, резисторы и другие детали, которые необходимы для организации интеллектуального управления освещением. Функции устройства с таймером разнообразны:

• включение и отключение внутреннего и уличного освещения;
• отслеживание режимов работы энергозависимых устройств;
• подержание микроклимата в помещении на заданном уровне;
• обеспечение автоматического включения/отключения отопления;
• управление вентиляторами и компонентами охранной системы;
• регулирование режимов работы рекламных светодиодных объектов;
• контроль систем жизнеобеспечения террариумов и аквариумов;
• включение и отключение систем полива, управление насосами.

Кроме того, к функциям выключателя с задержкой отключения относится возможность создавать визуальный эффект присутствия жильцов дома. Таймер можно настроить не периодическое срабатывание, и свет будет зажигаться в разных комнатах через определенные промежутки времени. Многофункциональный прибор позволяет решать важные задачи по контролю за включением и отключением освещения, бытовой техники, отопительной и вентилирующей систем.

Виды выключателей, оснащенных таймером

Производители электротехнических приборов выпускают несколько видов устройств регулирования освещения. Они отличаются выполняемыми функциями, конструктивными особенностями, степенью защищенности. По типу размыкающего приспособления выключатели с задержкой времени классифицируют на такие виды:

1. С кнопочным принципом работы. При воздействии на кнопку происходит соединение или размыкание контактов для срабатывания встроенного реле. Опции и настройки можно перепрограммировать.
2. Выключатели поворотного типа, оборудованные специальным контактным механизмом вращения. Соединение/размыкание контактов происходит при определенном положении поворотного тумблера.
3. Приборы перекидного принципа действия. Такие модели с таймером оснащены тремя парами контактов и специальной пластиной, которая перекидывается на определенную контактную пару.

Это не единственная классификация устройств регулирования света. В зависимости от способа управления электротехническим прибором, выключатели разделяют на четыре обширные группы:

1. Модели клавишного типа — одноклавишный выключатель, а также с двумя или тремя клавишами. Отличаются простотой конструкции и монтажа. Могут одновременно обслуживать три подключенные точки (трехклавишный вариант).
2. Устройство с пультом дистанционного управления. Главное преимущество моделей — практически все выключатели адаптированы под современные пульты для бытовой техники, включая дистанции телевизоров, центров.
3. Светорегуляторные и диммерные модели. При помощи таких устройств пользователи могут плавно регулировать интенсивность светового потока за счет сенсорного управления или роликовой ручки.
4. Таймер-выключатель с задержкой времени, функционирующий на базе встроенной программы. При использовании таких приборов можно осуществлять управление различными участками электроцепей.

Функционал выключателя с задержкой времени достаточно обширный, что позволяет использовать интеллектуальные устройства в жилых помещениях, для управления уличным освещением, на производстве и в коммерческих целях.

Основные разновидности приборов

Принцип работы таймеров построен на соединении и разъединении контактов, управляющих светом в конкретно заданный промежуток времени. К примеру, владельцы дома или квартиры могут, уходя, настроить таймер на включение системы отопления, зависимой от электроэнергии, и наслаждаться комфортной температурой после возвращения домой.

Все приборы получают питание от электричества, но при этом сам таймер может быть механическим или электронным.

Устройства с механическим таймером

Модель выключателя с выдержкой времени механического типа функционирует благодаря специальным лепесткам конструкции. Для запуска механизма пользователь должен задать время на корпусе электротехнического устройства. Каждый из лепестков соответствует 15-минутному или 30-минутному отрезку времени. Таким образом, настройка таймера регулируется при помощи вращающегося диска. В обозначенный промежуток времени потребитель будет получать электроэнергию, а после срабатывания механического таймера электричество перекрывается автоматическим способом.

Прибор обладает простой конструкцией, но при этом имеет ряд недостатков:

• невысокая точность таймера отсчета времени;
• невозможность поставить сложные задания;
• нельзя установить случайный режим работы.

Однако механическая модель может функционировать на резервных аккумуляторных батареях. Схема устройства довольно простая и включает подключение к распределительной коробке, фазу, землю и ноль, электротехнический прибор (светильник, лампа), выходы на выключатель.

Выключатели с электронным таймером

Практически все модели выключателей электронного типа функционируют с недельным временным интервалом программирования. Устройства оборудованы жидкокристаллическим экраном, на котором удобно выставлять настройки прибора. Особенности работы электронного устройства:

• информация о параметрах программы отображается на экране;
• оборудовано несколькими функциональными кнопками;
• имеет большой выбор опций — до 150;
• имеет низкую дисперсию — не более минуты;
• установить выключатель можно своими руками, используя схему.

Электронный таймер определенно обладает преимуществами над механическим прибором. Время можно задавать с высокой точностью, предусмотрены разные опции управления осветительными и энергозависимыми приборами. Впечатляющее количество функций электронного выключателя с выдержкой времени позволяет настраивать таймер под конкретные запросы пользователя.

Модификации выключателей

При помощи устройств, оборудованных таймером, можно управлять разными процессами на участках электрической цепи. Приборы нашли широкое применение в частных домовладениях, квартирах, на предприятиях. Производители выпускают широкий ассортимент выключателей с таймерами, которые можно сгруппировать в четыре обширные категории: таймеры-сторожа, выключатели, реагирующие на движение, кнопочные модели и приборы отключения вентиляции.

Принцип работы таймера-сторожа

Чтобы обезопасить жилье от несанкционированного доступа, пользователи могут установить таймер-сторож. Модель позволяет организовать визуальное присутствие хозяев в доме или квартире. Устройство незаменимо, когда жилье на длительное время остается без присмотра. Благодаря встроенной программе таймер будет периодически включать и выключать свет в разных комнатах в порядке, заданном пользователем. С улицы кажется, что в жилище кто-то постоянно находится, что помогает предотвратить проникновение злоумышленников. Нельзя утверждать, что таймер-сторож полностью защитит дом/квартиру, но он определенно оказывает эффективную помощь в системе охраны недвижимости.

Выключатель света с датчиком движения

Устройство с таймером и датчиком, реагирующим на движение, эффективно устанавливать в квартире или доме. При перемещении человека по комнате инфракрасный датчик улавливает движение и включает свет. Это удобно, поскольку прибор плавно включает осветительные приборы, что благоприятно сказывается на работе ламп и светильников. Параметры выключателя с выдержкой времени и датчиком:

• уровень регулировки чувствительности;
• пороговое значение параметров освещения;
• ограничение на время работы лампы.

Есть выключатели, которые содержат все три указанные функции, а также существуют модели, выполняющие одну из опций, к примеру, чувствительность к движению или время работы энергозависимого устройства.

Выключатель кнопочный с таймером

Модели кнопочного типа срабатывают при механическом нажатии на кнопку — освещение включается и выключается автоматически через установленный промежуток времени. Различают устройства с возможностью задавать временной интервал в пределах суток или недели. Удобно устанавливать в таких помещениях, как прихожая, туалет, монтировать приспособления для срабатывания в гаражах или подвалах, внедрять в электрическую цепь, чтобы освещать с заданными промежутками времени лестничный пролет.

Модель с таймером отключения для систем вентиляции

В жилых домах и квартирах в санузлах и на кухнях обязательно оборудуют вытяжные системы вентиляции. Чтобы рационально использовать возможности вентиляционной системы, можно установить вентилятор с таймером отключения, который через определенный интервал времени отключает устройство. Такая схема позволяет рационально использовать энергоресурсы и поддерживать оптимальный уровень влажности в помещениях с постоянными испарениями.

Оптимизация режимов энергосбережения в сочетании с опцией «умный дом» — прекрасная возможность организовать комфортные условия проживания и сэкономить денежные средства по счетам за электроэнергию. Благодаря настройке таймера на определенный временной интервал владельцы жилья могут не переживать, если случайно оставили включенным свет — таймер сработает и разомкнет электрическую цепь.

Что такое выключатель с задержкой отключения света? Как работает такое устройство и стоит ли его устанавливать

Благодаря выключателю с задержкой отключения удастся не только серьезно сэкономить, но и создать иллюзию присутствия в доме, что отпугнет возможных мошенников.

Стоимость электроэнергии и истощение мировых ресурсов заставляют задуматься об экономии. Часто случается, что владельцы квартир и домов могут покинуть помещение, забыв отключить свет, тогда счетчик и насчитывает лишние киловатты. Чтобы избежать подобных ситуаций – был придуман выключатель с таймером. Устройство является частью умного дома и контролирует работу всех приборов, зависящих от электроэнергии – кондиционера, бытовой техники и т.д.

Основные характеристики выключателей, работающих с задержкой выключения

Устройство комплектуется программой, которая позволяет устанавливать параметры контроля всеми приборами в доме. Характерные черты выключателей, работающих с задержкой:

1. Точность учета интервалов, никаких погрешностей.
2. Максимальный показатель продолжительности времени программирования устройства. Чем больше временной диапазон, тем больше функций в состоянии выполнить выключатель.
3. Устойчив к перепадам напряжения, поддерживает рабочий режим при 230 В, частоте в 50 Гц и силе тока в 16 А.
4. Большой перечень функций, позволяющий работать с другими устройствами и выполнять разные задачи.

Что такое реле времени?

Чтобы понять особенности прибора, стоит изучить его принцип работы. Реле работающее навыворот функционирует по такой схеме:

1. На прибор подается сигнал о необходимости выключить устройство.
2. Начинается отсчет времени выключения прибора. Врем истекает и происходит выключение.

Как только подается сигнал, включается механизм и происходит отсчет интервала задержки. Как указанное время отсчитано прибор включает необходимое устройство в указанные сроки. Можно сказать, что два реле времени подключены последовательно – это и есть двойное реле.

Виды выключателей, оснащенных таймером

Принцип работы таймеров заключается в соединении и разъединении контактов, которые управляют светом в конкретной последовательности. На рынке представлено две разновидности приборов в зависимости от конструкции и принципа действия. Кроме того, выключатели делятся в зависимости от типа установки – скрытые или наружные. С учетом соединения контактов в механизме – винт или пластина.

С механическим таймером

Лепестки конструкции определяют особенности работы механизма. Для его запуска пользователь задает время на корпусе выключателя. Один лепесток соответствует 15 или 30 минутному интервалу времени. Вращающийся диск регулирует настройку таймера. В указанный промежуток времени потребитель получит электроэнергию, как только сработает таймер, ее поступление будет перекрыто в автоматическом режиме.

Несмотря на простую конструкцию, изделие имеет свои недостатки:

1. Не допускается установка случайного режима.
2. Невозможно поставить прибору сложные задачи.
3. Таймер отсчета не настолько точные, как в других моделях.

С электронным таймером

Предполагают наличие недельного интервала программирования устройства. Необходимое время выставляется на жидкокристаллическом экране.

1. На экране отображена информация о параметрах настройки.
2. На приборе управления несколько функциональных кнопок.
3. Насчитывает до 150 опций.
4. Низкая дисперсия до минуты.
5. Установка проводится своими силами.

Электронная модель обладает большим перечнем преимуществ, пользуется спросом у пользователей, ведь обеспечивает многозадачность и точное выполнение всех команд.

Модификации

Изделия используются для управления приборами на участке одной цепи. Нашли широкое применение в домах, квартирах. Производители предлагают обширный ассортимент продукции, который можно подразделить на 4 категории: таймер-сторож, кнопочный таймер, выключатель с датчиком движения, модель с таймером для вентиляции.

Таймер сторож

Прибор используется для защиты дома от несанкционированного проникновения. Позволяет организовать визуальное присутствие владельцев дома. Встроенная программа включает и выключает освещение в определенной последовательности в указанный интервал времени. Если приходится часто бывать в поездках – это идеальное решение, позволяющее оставить дом без присмотра. С улицы кажется, что дома кто-то есть. Полностью защитить дом он не сможет, но вот окажет помощь в этом вопросе и собьёт с толку злоумышленников.

Выключатель света с датчиком движения

При появлении человек в поле действия инфракрасного поля, датчик улавливает движение и включает освещение. При этом датчик обеспечивает: регулировку чувствительности, параметры освещения. Представлены модели, которые выполняют одну опцию, но встречаются и те, что выполняют все.

Кнопочный таймер

Механическое нажатие на кнопку приводит устройство в работу, обеспечивая автоматическое выключение и включение света через определенное время. Такие модели представлены возможностью задавать временной интервал на сутки или недели. Удобно монтировать такие выключатели в прихожих, на лестницах, в гараже, туалете.

Модель с таймером отключения для систем вентиляции

Вытяжка встречается на кухне и в ванной, так предусмотрена планировка любой квартиры или дома. Чтобы рационально пользоваться вентиляционной системой, рекомендуется установить вентилятор с таймером отключения, который через указанный промежуток времени просто отключит устройство. Такой подход позволит решить сразу же несколько задач: рационально использовать электроэнергию и обеспечить оптимальный показатель влажности в помещении.

Какой вид прибора лучше выбрать?

Перед тем как совершить покупку, опишите свои требования к прибору. С учетом этих факторов и стоит заняться поиском подходящего выключателя. Решите, где будет установлен выключатель – снаружи или будет встраиваться. После решите какие функции интересуют вас, как владельца прибора. Если необходимо активизировать дополнительный функционал придется прикупить некоторые датчики. Или же выберите модификацию, в которой все элементы уже являются частью конструкции.

При выборе рекомендуется следовать таким пунктам:

1. Учитывайте напряжение, на которое рассчитана работа изделия.
2. Определитесь с типом управления – механическим или цифровым.
3. Место установки – в розетку, подрозетник, распредкоробку.
4. Учитывайте условия эксплуатации, необходима ли защита от влаги.

Учитывайте и периодичность, указанную на таймере выключателя. Если функции предположительно осуществляются несколько раз в сутки, то стоит выбрать суточные модели. На выбор представлены и варианты недельным или месячным таймером.

Более сложная модификация устройства подходит для управления несколькими приборами и питающими линиями. При выборе производителя, стоит обратить внимание на модели известных и проверенных марок. Часто положительные отзывы оставляют про выключатели компании Legrand, Feron, Livolo, Orbis.

Применение выключателя с задержкой отключения откроет перед вами новые возможности. Стоит сочетать изделие вместе с опцией «умный дом». Такой подход позволит обеспечить комфортные условия проживания и в тоже время сберечь ресурсы. Благодаря четко установленному интервалу владельцы жилья могут не переживать, если забудут отключить свет. За них это сделать устройство в определенное время. Повышенные меры безопасности в современном мире уже давно стали нормой. Стоит только определиться с моделью, которая подойдет с учетом ваших нужд, ведь зачем переплачивать за функционал, который может так и не пригодиться. Ознакомившись с разнообразием моделей, подобрать подходящий вариант будет проще. При этом изучите технические характеристики выключателя с задержкой отключения, изучите правила программирования прибора. Хорошо, если он сможет функционировать при отключении электропитания.

Полезное видео

Пример проверки выключателей по отключающей способности

ТДЦ-250000/220; U_нн=15,75 кВ; u_k=11%.

Трансформатор Т1 (резервный трансформатор собственных нужд):

ТРДН-32000/220; U_нн=6,3 кВ; u_k=11,5%.

6 воздушных ЛЭП 220 кВ по 100 км каждая; х_уд (1) =0,4 Ом/км; х_уд (0) =2·х_уд (1) =0,8 Ом/км.

S=10000 МВА; х_с (1) =4,84 Ом; х_с (0) =2·х_с (1) =9,68 Ом; х (1) , х (0) – сопротивления в расчетных схемах прямой и обратной последовательности.

Выключатель Q1. Выбирается по условиям длительной работы и проверяется по условиям отключения трехфазного короткого замыкания на выводах со стороны генератора (точка К-1 на рис.6-1). I_п,о=65,5 кА.

Претенденты : МГУ-20-90/9500 ценой 4,84 тыс. руб. [6];

ВВГ-20-160/12500 ценой 30,5 тыс. руб.

Соотношения I_п,о/I_н,отк=65,5/90=0,73 » 1,0 для МГУ; 65,5/160=0,41 » 0,6 для ВВГ и сведения из ГОСТ 687-78 (табл.10-1 [3], например) позволяют построить график гарантированного восстановления прочности дугогасящего промежутка первогасящей фазы или хотя бы оценить допустимую величину средней скорости восстановления напряжения. Для МГУ U_доп=0,5 кВ/мкс и U_с=30 кВ, для ВВГ соответственно 1,25 кВ/мкс и 32 кВ.

Схема замещения для расчета восстанавливающегося напряжения представлена на рисунке 6-2. Индуктивность в ней обусловлена всей системой и определяется по выражению

Емкость С складывается из емкостей [3]:

С_Т= ·0,5·10 -9 Ф = ·0,5·10 -9 =3,2·10 -9 ;

-измерительных трансформаторов тока и напряжения

-силового выключателя и разъединителя

-шинного моста ( токопровода ТЭКНЕ-20-10000-300) длиной 50 м

Сопротивление r в основном определяется шунтирующими дугогасительный промежуток резисторами и другими подобными элементами. Выключатель типа МГУ не имеет шунтирующих сопротивлений, поэтому для него r → ¥ и восстанавливающее напряжение

Наибольшее значение восстанавливающего напряжения

Средняя скорость восстановления напряжения на участке первого его пика

Выключатель МГУ-20-90/9500 не проходит по отключающей способности.

Выключатель ВВГ-20 имеет сопротивления, шунтирующие его дугогасительные контакты.

R_ш=5,0 Ом; принимается r=R_ш. Показатель затухания переходного процесса при этом

Поэтому восстанавливающееся напряжение экспоненциально

и имеет скорость изменения

наибольшее значение этой скорости

Здесь даже U_max<U_доп=0,5 кВ/мкс и выключатель ВВГ-20-160/12500 проходит по отключающей способности.

Выключатели ГУ-220 кВ выбираются одинаковыми. В длительном режиме наибольшую нагрузку несут выключатели блоков (I_раб » 650 А), наибольший ток к.з. отключают выключатели пассивных присоединений (например, выключатель Q4 при к.з. в точке К-2). С точки зрения восстановления напряжения интерес представляют:

— отключение выключателем Q4 к.з. в точке К-2 (к.з. на выводах самого нагруженного выключателя);

— отключение выключателем Q2 к.з. в точке К-1 (к.з. за силовым трансформатором);

— отключение выключателем Q3 к.з. в точке К-3 (неудаленное к.з.).

Сеть 220 кВ имеет большие токи замыкания на землю. Условия отключения однофазного к.з. здесь могут быть столь же тяжелыми, что и трехфазного и потому следует рассчитывать токи к.з. и параметры восстанавливающегося напряжения в обоих случаях. На рисунке 6-3 представлены свернутые к точке К-2 схемы замещения всей системы для токов прямого (а) и нулевого (б) следования фаз. Величины сопротивлений определены при S_б=1000 МВА (U_б=230 кВ; I_б=2,5 кА).

Ток трехфазного к.з.

ток однофазного к.з.

Для расчета параметров восстанавливающегося напряжения необходимо знать величины:

— волновых сопротивлений ЛЭП:

прямой последовательности z₁=955·x_уд (1) =955·0,4=382 Ом,

нулевой последовательности z=955·х_уд (0) =955·0,8=764 Ом;

— индуктивности обобщенного блока (n_б – число блоков):

— емкости оборудования, подключенного к шинам РУ (n_л – число ЛЭП),

Наибольшие значения тока в длительном режиме (650 А), тока к.з. (20,4 кА) и сравнительная оценка стоимости выключателей 220 кВ позволяют наметить для установки в этом РУ выключатель типа ВВБ-220-31,5/2000. Для него I_п,о/I_н,отк=20,4/31,5=0,65 » 1,0. Нормированные ГОСТ 687-78 параметры гарантированного восстановления прочности здесь определяются тремя точками, имеющими координаты 1) 0;0 2) t₁;U₁ 3) t₂;U₂.

где К_пг – коэффициент первогасящей фазы;

К_а – коэффициент превышения максимального переходного восстанавливающегося напряжения над амплитудой возвращающегося напряжения.

В рассматриваемом примере (см., например, табл.10-2 [3])

t₂=3·222=666 мкс ; U₂=1,4·268=375 кВ,

Итак, отключение к.з. на выводах наиболее нагруженного выключателя (выключатель Q4, точка к.з. К-2, рисунок 6-1).

а) трехфазное к.з. Схема замещения для расчета процесса восстановления напряжения представлена на рисунке 6-2.

С=2,3·10 -8 Ф; d=2·76,4· =0,13 < 1,

поэтому процесс восстановления напряжения – экспоненциальный, при

E_m= ·20,4·314·3,2·10 -2 =290 кВ; U_в » 290·(1- ).

Начальная скорость восстановления напряжения

U_max=76,4·290·10 -6 /3,2·10 -2 =0,69 кВ/мкс < U_доп=1,2 кВ/мкс.

Выключатель ВВБ-220-31,5/2000 справляется с отключением тока трехфазного к.з. на его выводах.

б) однофазное к.з. Схема замещения для расчета процесса восстановления напряжения представлена на рисунке 6-4.

Она имеет следующие параметры:

С¢=3·С=3·2,3·10 -8 =6,9·10 -8 Ф.

Показатели затухания переходного процесса в обеих половинках схемы рисунок 6-4 (d и d¢) меньше единицы. Следовательно, в обеих половинках идет экспоненциальный процесс восстановления напряжения. Между дугогасительными контактами выключателя процесс восстановления напряжения идет по закону:

Наибольшая скорость его изменения

Условия отключения однофазного к.з. в этом случае оказались чуть более легкими, чем трехфазного.

Отключение к.з. за силовым трансформатором (выключатель Q2, точка к.з. К-1 на рисунке6-1). Трехфазное к.з. имеет I_п,о=4,5 кА. Для выбранного выключателя I_п,о/I_н,отк=4,5/31,5=0,14 < 0,3. Параметры гарантированного восстановления прочности по ГОСТ 687-78:

U_c=1,5·268=402 кВ; U_доп=268/44,4=6,0 кВ/мкс.

Схема замещения для расчета восстанавливающегося напряжения имеет вид, представленный на рисунке 6-4. Ее параметры:

r=76,4 Ом; L= Гн; С=2,3·10 -8 Ф; r¢→ ¥; С¢=С_Т=3,2·10 -9 Ф; L¢=L_Т= Гн.

Восстанавливающее на Q2 напряжение

где U_ш – напряжение на контакте со стороны сборных шин,

U_Т– напряжение на контакте со стороны трансформатора.

Показатель затухания со стороны сборных шин d=0,11 < 1.

Дата добавления: 2018-05-10 ; просмотров: 1080 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Устройство резервирования отказа выключателя

Устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВ) — разновидность автоматики электрических сетей напряжением выше 1 кВ, предназначенная для отключения выключателя последующего участка при отказе выключателя предыдущего участка в аварийных ситуациях [1] .

Содержание

Принцип работы [ править | править код ]

При коротком замыкании в сети релейная защита поврежденного участка подаёт сигнал на отключение выключателя, питающего данный участок, при этом пусковые органы УРОВ также вводятся в действие на отключение смежных выключателей с выдержкой времени, достаточной для срабатывания резервируемого выключателя; при успешном срабатывании последнего УРОВ возвращается в исходное состояние и блокируется. В случае, если выключатель по каким-либо причинам (неисправность механической части, его цепей управления) не отключился, то по истечении заданной выдержки времени УРОВ произведёт отключение всех смежных выключателей, питающих повреждённую линию и находящихся ближе к источнику питания (по отношению к не отключившемуся выключателю).

Для пуска УРОВ необходимо выполнение двух условий:

1. Срабатывание релейной защиты на отключение выключателя, питающего непосредственно повреждённую линию.
2. Факт наличия аварийных параметров, свидетельствующих о том, что повреждение по каким-либо причинам не устранено.

Особенности выполнения [ править | править код ]

УРОВ не может резервировать отказ релейной защиты не сработавшего выключателя, поэтому применение УРОВ предусматривает обязательное использование резервной релейной защиты в дополнение к основной, при этом цепи обеих защит должны быть полностью независимы друг от друга, так, что неисправность в цепи одной защиты не могла вызвать отказ другой (питание оперативных цепей производится от разных предохранителей или автоматических выключателей, каждый пусковой орган обеих защит также выполняется независимым и включаются на собственный независимый комплект трансформаторов тока, сигналы на отключение выключателей осуществляются от разных выходных реле). Обычно резервный комплект релейной защиты имеет пусковые органы по току или напряжению, выполняемые посредством:

• реле минимального напряжения прямой последовательности с блокировкой по напряжениям обратной и нулевой последовательности (при к.з. происходит уменьшение напряжения прямой последовательности и появление напряжений обратной и нулевой последовательностей).
• трёх максимальных токовых реле или одного трёхфазного максимального токового реле.

Вторые пусковые реле должны надёжно действовать при появлении к.з. в пределах защищаемого присоединения.

Выбор уставок [ править | править код ]

Основной уставкой УРОВ является время выдержки на отключение смежных выключателей и поскольку защита подаёт сигнал одновременно сразу на отключение основного выключателя и на УРОВ (которое через выдержку времени отключает выключатели, стоящие дальше от к.з.), то для корректного действия выдержка времени УРОВ должна быть больше времени действия основной защиты на величину Δt, таким образом уставка реле времени, входящего в УРОВ должна быть равна сумме:

• времени срабатывания основного выключателя
• времени возврата защиты, пускающей УРОВ (в случае удачного отключения основного выключателя)
• времени ускорения срабатывания реле времени УРОВ (отклонение срабатывания в меньшую сторону)
• запаса по времени для большей надёжности системы.

Преимущества [ править | править код ]

УРОВ обладает следующими преимуществами:

• высокой чувствительностью по сравнению с дальним резервированием (при котором устранение к.з. производится с помощью защит смежных участков), поскольку срабатывание происходит от защит основного присоединения
• устранение к.з. при не отключившемся выключателе в схемах электроснабжения по многоугольнику (когда выключатели соединяются в многоугольник, линии подключаются к его узлам),
• устранение к.з. при не отключившемся выключателе в схеме электроснабжения линии по двум или трём параллельным выключателями
• устранение к.з. на шинах между трансформаторами тока и основным выключателем.

Недостатки [ править | править код ]

УРОВ обладает следующими недостатками:

• высокая сложность и ответственность, поскольку в данном устройстве сходятся цепи отключения всех смежных выключателей и цепи их защит и при неправильном действии УРОВ или обслуживающего персонала может быть обесточен большой участок сети и множество потребителей.
• при использовании УРОВ выдержки времени резервных ступеней защит смежных линий должны быть увеличены на время выдержки УРОВ (для несрабатывания защит на смежных подстанциях), что увеличивает время ликвидации к.з. этими защитами.

Применение [ править | править код ]

Исходя из сложности и ответственности УРОВ последние применяются лишь в строго обоснованных случаях, когда дальнее резервирование не эффективно (по условиям чувствительности, быстродействию) и не может обеспечить резервирование следующих участков, при этом не отключившееся к.з. при отказе выключателя создаст резкое и опасное понижение напряжения в системе, могущее привести к потере питания больших районов и даже выпадению питающих генераторов из синхронизма и возникновением асинхронного хода; также УРОВ применяется при питании линий сразу от двух или трёх выключателей, либо в схемах электроснабжения, выполненных по многоугольникам.