Изборът на устройства, които предпазват мрежата от прегряване
Защитни устройства.Всеки участък от електрическата мрежа трябва да бъде оборудван със защитни устройства, чиято цел е автоматично да изключат този участък, ако през него започне да протича ток, който надвишава допустимото нагряване.
За защита на мрежи с напрежение до 1 kV се използват: а) предпазители; б) автоматични превключватели с освобождавания; в) термични релета, действащи върху магнитен стартер или контактори.
За защитни устройства номиналният токIном.защитен, номиналното напрежениеUном и зависимостта на времето на работа от тока tsр(i).
Автоматични прекъсвачиизключват линиите, захранващи електродвигателите в случай на претоварване или късо съединение. Освобождаващите прекъсвачи(и съответно техните характеристики) са три вида.
1. Електромагнитно освобождаване (фиг. 6.13,a), при което времето на работа не зависи от тока. Освобождаващото устройство започва да работи при ток, по-голям от работния токIср. Електрическата мрежа включва последователно бобинатаK,, през която протича токът; резеЗ; пружинаP; освободете контактитеКР,затворени в нормален режим. Когато токътIстане по-голям отIsr, под въздействието на електромагнитното поле, сърцевината на бобината ще се премести наляво и ще освободи резето (пунктирана линия), пружината ще издърпа подвижните контакти на освобождаването и те ще се отворят. Прекъсвачът се изключва и веригата е защитена.
Прекъсвачите с електромагнитни освобождавания се използват за защита срещу токове на късо съединение, но не и срещу претоварване.
2. Термичното освобождаване има време за задействаненапрежение, в зависимост от стойността на тока (фиг. 6.13,b). принц-
Ориз. 6.13. Освобождаващи вериги и техните времеви характеристики:
а - електромагнитни; b—термичен; в—комбиниран
Принципът на действие е подобен, но вместо намотка, резето се освобождава от биметална плоча. Тази плоча се нагрява, когато протича основният ток на веригата. Коефициентите на разширение на металите на плочата са различни, следователно, когато се нагрява, плочата се огъва и освобождава резето. Магнитните стартери или контактори с термични релета имат подобна характеристика. Такива освобождавания се използват за защита от претоварване, тъй като термичните елементи имат голяма инерция и не реагират на пускови токове. Поради инерцията термичните освобождавания или релетата нямат време да изключат веригата по време на късо съединение. Следователно, за защита срещу токове на късо съединение, предпазителите се монтират последователно със стартери и се използват контактори с термични релета или прекъсвачи с термични освобождавания или комбинирани освобождавания.
3. Комбинираното освобождаване е комбинация от термично и електромагнитно (фиг. 6.13,c). Има намотка и биметална лента, свързани последователно, като всяка от тях може да действа върху резето.
Предпазителите(PP) се използват широко, като правило, в мрежи до 1 kV. Ако токът на късо съединение или претоварване достигне предварително определена стойност, метална вложка изгаря в предпазителя и предпазва повредената част от мрежата, като я изключва от източника на захранване. Предпазителите работят според характеристиките на термичното освобождаване. Предпазителите се поставят в началото на мрежовия участък (фиг. 6.14,a).
Номиналният ток на предпазителя на предпазителя се нарича такъв,най-високият ток, при който стопяемата връзка може да работи неограничено дълго време, без да изгори в лабораторните условия на производителя (фиг. 6.14,b). Най-високият изпитателен ток е такъв ток, при който предпазителната вложка изгаря за 1-2 часа в лабораторни условия.Най-големият изпитателен ток е 1,3-1,5 пъти по-голям от номиналния. При работни условия може да се приеме, че стопяемата връзка изгаря при номинален ток поради промяна в нейните характеристики. На фиг. 6.14,bпоказва характеристиките на PP1, 2, 3,, които защитават мрежата на фиг. 6.14,a.
Нека възникне късо съединение в участъка на мрежата, защитен от PP3,(фиг. 6.14,c). Ще приемем, че токовете на натоварване са много по-малки от тока на късо съединение, докато токовете във всички стопяеми вложки са равни на
Първият се задейства от PP3,, тъй като времето за реакция е най-кратко (t1
Пример6.11. Нека проверим напречното сечение според условията на нагряване и изберем номиналните токове на предпазителите за кабелната мрежа, избрана в пример 6.5 (виж Фиг. 6.8,b), направена от два четирижилни кабела 0,4 kV с импрегнирана хартиена изолация в алуминиева обвивка, положени в изкоп при действителна температура 0 ° C и разстояние между кабелите 100 mm. Продължителността на най-голямото натоварване е 3 часа.
За един кабел със сечение 70mm2,, положен в земята при неговата температура 15°C, дългосрочно допустимият ток е 200 A (виж таблица A.10), а допустимата температураθadd = + 80°С. Ние вземаме предвид следните корекции: за броя на работещите кабели, лежащи наблизо в земята,Kp= = 0,9 (виж Таблица 6.7); върху температурата на околната среда и допустимата температура на кабелаKθ=1,11 (Таблица A.11). Нека определим дългосрочните допустими токове закабелни линии по израз (6.46);
Тъй катоInb12 = 160.5 A;Inb23 = 100.8 A, тогаваInb12 = 0.8Iдопълнително;Inb23 = 0,5 Iдопълнително, т.е. условието (6.47) е изпълнено. Следователно при нормален режим на работа на проектираната мрежа кабелите със сечение на жилата 10mm2удовлетворяват условието за допустимо нагряване.
Коефициентите на допустимо претоварване на кабелите в режим след авария в съответствие с табл. P.12 са: за ред 12—1.25, а за ред 23—1.35.
Допустимият ток е
В следавариен режим са най-високите токове в линиите
Условието (6.48) за ред 12 има следния вид: 1.25 . 222 . 222 > 201.6.
Условието (6.48) не е изпълнено за ред 12, но е изпълнено за ред 23. Следователно за линия 23 кабел със сечение 70mm2удовлетворява условието за отопление в следавариен режим, а за линия 12 същият кабел не удовлетворява условието за отопление и не може да осигури предаване на пълна мощност в следавариен режим.
Обмислете възможността за полагане на кабел с напречно сечение на сърцевината от 95mm2в секция 12.Допустимият ток за един такъв кабел при температура на земята 0 °C е
Условието (6.48) за кабел с напречно сечение 95mm2е изпълнено. Следователно кабел с това напречно сечение на жилата отговаря на условието за допустимо нагряване както в нормален, така и в следавариен режим на линията. Следователно за проектираната мрежа избираме напречно сечение на жилата на кабелаF12 = =95mm2,F23 = 70mm2.
Според таблицата P.13 избираме номиналните токове на предпазителите, монтирани на главните секции на линията, за да ги предпазим от претоварване.
Тъй катоIslave12 = 321 A иIslave23 = 201.6, тогава на линия 12 вв съответствие с условие (6.50) инсталираме предпазител от типа PN-2-400/350 сInom = 350 A, а на линия 23 PN-2-400/250 сInom = 250 A.
В градски мрежи с преобладаващо осветление и битово натоварване пусковите токове на двигателите [условие (6.53)] не се вземат предвид при избора на предпазители. Условието за селективност на предпазителя е изпълнено, тъй като токът на стопяемата вложка на главата 12 е две стъпки по-висок, отколкото на линия 23.