1 Основные функции низковольтной распределительной аппаратуры
Назначение распределительной аппаратуры:
Электрическая защита
Безопасное изолирование от токоведущих частей
H2
Местная или дистанционная коммутация
Национальные и международные стандарты определяют способ реализации электрических цепей низковольтных электроустановок, а также характеристики и возможности различных коммутационных аппаратов, которые в совокупности называются распределительной аппаратурой.
Основные функции распределительного устройства: Электрическая защита
Электрическое разделение отдельных секций электроустановки
Местная или дистанционная коммутация
Эти функции сведены в таблицу, показанную на рис. H1.
За исключением плавких предохранителей, электрическая защита низкого напряжения обычно реализуется в автоматических выключателях с помощью термомагнитных устройств и/или отключающих элементов (расцепителей), реагирующих на дифференциальный ток (реже с помощью устройств, реагирующих на дифференциальное напряжение, применение которых допускается стандартами IEC, но не рекомендуется).
Помимо функций, указанных на рис. H1, специальными устройствами (разрядниками для защиты от грозовых и иных перенапряжений; реле, соединенными с контакторами, дистанционно управляемыми автоматическими выключателями, комбинированными автоматическими выключателями-разъединителями и т.д.) обеспечиваются другие функции, а именно:
защита максимального напряжения
защита минимального напряжения
Электрическая защита от: | Изолирование (отключение) | Управление и контроль |
токов перегрузки токов КЗ пробоя изоляции | разъединение контактов, ясно указываемое разрешенным к применению надежным механическим индикатором | функциональная коммутация |
Рис. H1. Основные функции низковольтной распределительной аппаратуры
Электрическая защита обеспечивает:
защиту элементов цепей от термических и механических напряжений, возникающих под действием токов короткого замыкания
защиту людей в случае повреждения изоляции
защиту питаемых электроприборов и обoрудования (например, электродвигателей и др.)
1.1 Электрическая защита
Цель состоит в том, чтобы предотвратить или ограничить разрушительные или опасные последствия протекания чрезмерно больших токов короткого замыкания или токов, обусловленных перегрузкой или повреждением изоляции, а также отделить поврежденную цепь от остальной части электроустановки.
Различаются защиты:
защита элементов электроустановки (кабелей, проводов, распределительной аппаратуры и др.);
защита людей и животных;
защита оборудования и бытовых электроприборов, питаемых от рассматриваемой электроустановки.
защита цепей:
от перегрузки, т.е. от чрезмерного тока, поступающего от неповрежденной (исправной) электроустановки;
от токов короткого замыкания, вызванных полным пробоем изоляции между проводниками разных фаз или (в системах заземления TN) между фазным и нулевым (или PE-) проводником. В этих случаях защита обеспечивается или плавкими предохранителями или автоматическими выключателями, установленными на распределительном щитке, от которого отходит оконечная цепь, т.е. цепь, к которой подсоединена соответствующая нагрузка. В некоторых национальных стандартах допускаются определенные отступления от этого правила (см. подпункт 1.4 настоящей главы).
защита людей:
от пробоев изоляции. В зависимости от используемой системы заземления электроустановки (TN, TT или IT) защита будет обеспечиваться плавкими предохранителями или автоматическими выключателями, УЗО и/или посредством постоянного контроля сопротивления изоляции электроустановки относительно земли.
защита электродвигателей:
от перегрева, вызванного, например, длительной перегрузкой, заторможенным ротором, работой двигателя с обрывом одной фазы и др. Для согласования специальных характеристик электродвигателей используются специальные термореле.
При необходимости такие реле защищают также от перегрузки кабель питания цепи двигателя. Защита от короткого замыкания обеспечивается плавкими предохранителями типа aM или автоматическим выключателем, без элемента тепловой защиты.
Считается, что состояние изолирования (разъединения), ясно указываемое разрешенным к применению надежным механическим индикатором, или видимый разрыв контактов, соответствуют требованиям национальных стандартов многих стран.
1.2 Изолирование
Цель изолирования (разъединения) состоит в том, чтобы изолировать цепь, аппаратуру или единицу оборудования (например, электродвигатель и др.) от остальной части системы, находящейся под напряжением, для обеспечения безопасного проведения техническим персоналам необходимых работ на этой изолированной части.
В принципе, все цепи низковольтной электроустановки должны иметь средства для изолирования. Для обеспечения бесперебойности энергоснабжения целесообразно устанавливать средство изолирования на вводе каждой цепи.
Разъединительное (отключающее) устройство должно отвечать следующим требованиям:
Контакты всех полюсов цепи, включая нейтральный (за исключением случая, когда нулевой проводник является PEN-проводником) должны быть разомкнутыми
Устройство должно быть снабжено блокировкой, запираемой ключом в отключенном положении (например, висячим замком) с тем, чтобы не допустить непреднамеренного повторного включения.
Оно должно соответствовать признанным национальным или международным стандартам, например IEC 60947-3, в отношении величины промежутка между контактами, длины пути утечки тока, способности выдерживать перенапряжения, а также:
возможности проверки разомкнутого состояния контактов этого разъединительного устройства.
Такая проверка может проводиться:
или визуально, если устройство спроектировано таким образом, что его контакты можно визуально наблюдать (в некоторых национальных стандартах такое требование предъявляется к разъединительному устройству, расположенному на вводе низковольтной электроустановки, питаемой непосредственно от понижающего трансформатора)
или с помощью механического индикатора, жестко приваренного к рабочему валу этого устройства. В этом случае конструкция устройства должна быть такова, чтобы в случае «приваривания» контактов такой указатель не мог указывать на то, что устройство находится в разомкнутом положении.
токов утечки. При разомкнутом положении разъединительного устройства токи утечки между разомкнутыми контактами каждой фазы не должны превышать:
0,5 мА для нового устройства
6,0 мА в конце срока его нормальной эксплуатации
способности выдерживать перенапряжения на разомкнутых контактах. При разомкнутых контактах разъединительное устройство должно выдерживать импульс напряжения длительностью 1,2/50 мкс и пиковым значением 6, 8 или 12 кВ, в зависимости от его рабочего напряжения (рис. H2). Такое устройство должно удовлетворять этим условиям при высотах до 2000 м. В стандарте IEC 60664-1 приведены поправочные коэффициенты для высот выше 2000 м.
Поэтому, если испытания проводятся на уровне моря, то для учета влияния высоты результаты испытаний должны быть увеличены на 23% (см. стандарт IEC 60947).
Рабочее (номинальное) напряжение,В | Категория выдерживаемого пикового значения импульса напряжения | |
| III | IV |
230/400 | 4 | 6 |
400/690 | 6 | 8 |
690/1,000 | 8 | 12 |
Рис. H2. Пиковое значение импульсного напряжения в зависимости от номинального рабочего напряжения испытуемого образца. Категории III и IV отражают степени«загрязненности»сети питания, определение которых дано в стандарте IEC 60664-1.
Функции управления распределительной аппаратуры позволяют эксплуатационному персоналу видоизменять нагруженную систему в любой момент времени в зависимости от требований и включают:
функциональное управление (оперативную коммутацию и др.)
аварийное отключение
H4
работы,i по техническому обслуживанию системы/ электроснабжения.
1.3 Управление
В широком смысле «управление» означает любое устройство для безопасного видоизменения нагруженной системы электроснабжения на всех уровнях электроустановки. Работа распределительной аппаратуры является важной частью управления системой электроснабжения.
Функциональное управление
Этот вид управления относится ко всем операциям коммутации цепей в нормальных условиях эксплуатации, осуществляемым для подачи питания или обесточивания части системы или электроустановки или отдельной единицы оборудования, агрегата и др. Распределительная аппаратура для выполнения такой функции должна быть установлена, по крайней мере:
на вводе любой электроустановки;
на оконечной цепи или оконечных цепях нагрузки (один выключатель может управлять несколькими нагрузками)
Маркировка (управляемых цепей) должна быть четкой и понятной. Для обеспечения максимальной эксплуатационной гибкости и бесперебойности электроснабжения, особенно там, где данный коммутационный аппарат осуществляет также защиту (например, автоматический выключатель или рубильник-предохранитель), предпочтительно устанавливать переключатель на каждом уровне распределения, т.е. на каждой отходящей линии всех главных и вторичных распределительных щитов. Эта операция может осуществляться:
или вручную с помощью рубильника или
электрически с помощью нажимной кнопки, установленной на этом переключателе или дистанционно (например, сброс нагрузки и повторное включение).
Такие переключатели срабатывают мгновенно (т.е. без преднамеренной выдержки времени), а те, которые обеспечивают защиту, являются всегда многополюсными *. Главный автоматический выключатель всей электроустановки, а также любые автоматические выключатели, используемые для переключения с одного источника питания на другой, должны быть многополюсными аппаратами.
Аварийное выключение - аварийный останов
Аварийное выключение предназначено для обесточивания цепи, находящейся под напряжением, которая является или может стать опасной (поражение электрическим током или пожар). Аварийный останов предназначен для того, чтобы прекратить движение, которое стало опасным. В этих двух случаях:
устройство аварийного управления или средства его приведения в действие (местные или дистанционные), например, большая красная кнопка аварийного останова с грибовидной головкой, должны быть узнаваемы, легко доступны и должны находиться вблизи любого места, где может возникнуть опасность или откуда ее можно заметить;
однократное действие должно привести к полному обесточиванию всех токоведущих проводников ** , ***
разрешается применение устройства инициирования аварийного выключения с разбиваемым стеклом, однако в случае электроустановок, работающих без обслуживающего персонала, возобновление подачи питания может быть осуществлено только с помощью ключа, хранящегося у уполномоченного лица.
Следует отметить, что в некоторых случаях может потребоваться подвод вспомогательного питания к цепям аварийной системы торможения вплоть до момента полного останова механического оборудования.
Отключение питания для технического обслуживания механического оборудования
*Для большей безопасности и удобства эксплуатации настоятельно рекомендуется одновременное размыкание всех токоведущих проводников, хотя это не всегда является обязательным. Контакт нейтрали размыкается после фазных контактов, а замыкается перед ними (стандарт IEC 60947-1).
**По одному выключению в каждой фазе и нейтрали (если используется соответствующая система)
**Учитывая остановленные электродвигатели.
***При использовании схемы TN PEN-проводник не должен отлючаться, поскольку он выполняет функции защитного провода и нулевого проводника системы.
