6. Защита цепей управления и сигнализации выключателей от коротких замыканий
Цепи управления и сигнализации выключателей от возможных коротких замыканий, вызываемых чаще всего повреждением обмоток реле и аппаратов, нарушением изоляции проводов и жил контрольных кабелей на «землю» и между собой, ошибками персонала во время работы в действующих цепях и т. п., защищаются предохранителями и максимальными автоматами с электромагнитными расцепителями.
Силовые цепи выключателей защищаются, как правило, предохранителями.
От правильного выбора плавких вставок предохранителей и уставок электромагнитных расцепителей автоматов зависит надежность работы не только выключателей, но и всей электроустановки в целом. Уставки защитных элементов цепей управления должны удовлетворять следующими основным условиям:
а) обеспечивать надежное включение и отключение выключателей с учетом действия устройств автоматики;
б) обеспечивать быстрое отключение коротких замыканий во всех точках защищаемого участка сети;
в) удовлетворять требованиям селективности в работе защитных элементов, включенных последовательно;
г) длительно выдерживать номинальный ток нагрузки.
Заниженный ток срабатывания защитных элементов может привести к ложному обесточению цепей управления в процессе проведения нормальных операций включения или отключения выключателей. И наоборот, их недопустимое загрубление повышает вероятность отказа защиты при коротких замыканиях в удаленных точках защищаемого участка цепей.
Нарушение требования селективности приводит к необоснованному полному обесточению сети оперативного тока нескольких участков при коротком замыкании в пределах одного из них.
Рассмотрим выбор уставок автоматов и токов плавких вставок в цепях управления, сигнализации, силовых цепях и цепях питающих участков сети оперативного постоянного тока.
Защита цепей управления.
К применению допускаются только закрытые трубчатые предохранители типов ППТ, ПР-2 с калиброванными плавкими вставками. Применять предохранители с некалиброванными плавкими вставками запрещается. Выбор плавких вставок проводится в соответствии с приведенными выше требованиями и с учетом режима работы цепей управления.
В процессе включения и отключения выключателя кратковременно за счет потребления электромагнитов управления, контакторов, реле величина тока возрастает и достигает своего наибольшего значения. В остальное время по цепям управления проходит незначительный ток, обусловленный лишь питанием реле контроля оперативных цепей и защиты.
Номинальный ток плавких вставок определяется по формуле:
(4)
где Iном.я — номинальный ток плавкой вставки;
/расч —наибольший кратковременный ток в процессе включения и отключения выключателя; /<=2,5 — коэффициент, учитывающий кратковременность прохождения ТОКа /расч-
По условиям падежной работы рекомендуется устанавливать предохранители с плавкой вставкой на ток не менее 6 а.
Величина тока /расч зависит от типа выключателя (масляный или воздушный) и применяемых приводов.
У воздушных выключателей в режиме форсировки:
а) с трехфазным приводом /расч= (12-- 13)а;
б) с пофазным исполнением /расч= (33--36)а.
У масляных выключателей:
/расч= (5-Т- 10) а.
В случае необходимости /раг.ч может быть определен непосредственным измерением или расчетом по известным величинам потребления электромагнитов и реле. Выбранную плавкую вставку необходимо проверить по условию надежного сгорания при коротких замыканиях в наиболее удаленной точке цепей управления. Величина тока короткого замыкания определяется по формуле
(5)
где иш — напряжение на шинах установки постоянного тока, в; R„— внутреннее сопротивление источника постоянного тока, ом\ Re,з — сопротивление цепи до места короткого замыкания, ом.
Надежное срабатывание плавкой вставки будет обеспечено, если отношение
При использовании для защиты оперативных пеней максимальных автоматов тепловые элементы на них должны быть демонтированы. Применяются автоматы типа АП-50-ЗМТ. Ток срабатывания электромагнитных расцепителей автомата отстраивается от максимального кратковременного тока, возникающего в процессе включения и отключения выключателя,
где — ток срабатывания электромагнитного расцепителя, a: /i,ac., — наибольший расчетный ток, сг, Л'и=1,25 — коэффициент надежности, обеспечивающий
ОТСТРОЙКУ ОТ /расч-
Для надежного действия расцепителей автоматов в случае короткого замыкания отношение /и.а//ср должно быть не менее 2—3. Здесь, как и ранее, под током /к.3 подразумевается минимально возможный ток короткого замыкания в наиболее удаленной точке цепей управления.
Быстрота отключения коротких замыканий определяется временем сгорания плавких вставок и временем действия автоматов. Время сгорания плавких вставок определяется по защитным характеристикам, а при наладке в случае необходимости может быть определено с помощью осциллографа и должно быть не более 0,02—0,04 сек.
Время отключения максимальных автоматов измеряется миллисекундомером и составляет величину не более 0,02 сек.
Надо отметить, что плавкие вставки, а также автоматы не обеспечивают защиты электромагнитов управления выключателей от повреждений, вызванных длительным протеканием по ним тока.
Защита цепей сигнализации. Колебания проходящего по цепям сигнализации тока лежат в пределах 20—30% и обусловлены действием схемы сигнализации.
Номинальный ток плавкой вставки предохранителей цепей сигнализации принимается в 1,1—1,2 раза больше длительного максимального тока нагрузки защищаемых цепей, который легко можно измерить прибором
(7)
где /расч — длительный максимальный ток нагрузки цепей сигнализации; а; Кн= (1,1 и-1,2 — коэффициент запаса, учитывающий неоднородность металла и старение плавкой вставки.
По шкале номинальных токов выбирается плавкая вставка, ближайшая большая. Принятая плавкая вставка проверяется на надежность сгорания при коротком замыкании в наиболее удаленной точке цепей сигнализации.
