Проект РЗА

Проект РЗА

Если внимательно посмотреть пункт ПУЭ 3.1.11, то можно увидеть очертания цифровой подстанции…

Ну, ладно — нельзя) Если вы интересуетесь ЦПС, то в конце года я сделаю курс по базовым понятиям Цифровой подстанции согласно МЭК-61850, а сегодня мы будем разбираться с одним старым, но интересным пунктом ПУЭ.

Есть в этом пункте неприметная, на первый взгляд, особенность, которая может сильно повлиять на защиту кабелей 0,4 кВ от перегрузки. Эта особенность состоит в разных условиях проверки уставок для регулируемых и нерегулируемых расцепителей автоматических выключателей. О там как этих братьев-близнецов разбросало по разным методикам расчета мы и поговорим в данной статье.

Функции защиты расцепителя

Защита от перегрузки (L)

Защита от перегрузки представляет собой тепловую защиту. При протекании тока выше допустимого значения защита срабатывает и приводит в действие механизм расцепления.

Функция защиты от перегрузки является неотключаемой и может выставляться вручную в диапазоне I1=0,4. 1 x In, где In — номинальный ток расцепителя. Также есть возможность настроить время-токовые характеристики.

Для настройки защиты от перегрузки необходимо знать максимальный рабочий ток нагрузки (lb) и разделить его на номинальный ток расцепителя In. Уставка L должна быть больше или равна полученному значению:

L =Ib/In

Защита кабеля выполняется при условии,если lb < l1< lz, где lz — это нагрузочная способность кабеля, а l1 — уставка тока защиты от перегрузки.

Например, возьмем автоматический выключатель с номинальным током In=250 A и электронным расцепителем на 250 А. Предположим, что рабочий ток нагрузки составляет 170 A. Тогда L= Ib/In =170/250 =0,68.

Необходимо с помощью настройки DIP-переключателей выставить это значение на расцепителе и затем умножить на номинальный ток автоматического выключателя, в результате мы получим требуемое значение.

Для значения 0,68 переводим DIP-переключатели 0,16, 0,04 и 0,08 в верхнее положение.

Таким образом получаем I1 = 250 х (0,4+0,04+0,08+0,16) = 170 А

Также с помощью DIP-переключателей t1 можно задать кривую срабатывания автоматического выключателя, она же время-токовая характеристика — t=3с, t=6с, t=9с и t=12с для тока 6 x I1.

Защита от короткого замыкания с мгновенным срабатыванием (I)

Следующей характеристикой является защита от токов короткого замыкания, срабатывающая мгновенно, за доли секунд.

Функция мгновенной защиты реализована в виде электромагнитного расцепителя, который представляет из себя катушку соленоида, внутри которой расположен подвижный сердечник. При мгновенном возрастании электрического тока, происходящим при коротком замыкании, сердечник втягивается в катушку соленоида, преодолевая сопротивление пружины и давит на спусковой механизм расцепления, в следствии чего контакты автомата размыкаются обесточивая сеть.

Данная функция защиты имеет диапазон I3=1.5. 12 x In и является отключаемой.

Для настройки защиты необходимо знать минимальное расчетное значение тока КЗ в электроустановке (Ik).

Порог срабатывания электромагнитного расцепителя должен соответствовать следующему условию: I3 < Ikмин, где I3 — уставка тока короткого замыкания.

Для расчета уставки надо разделить ток КЗ на номинальный ток расцепителя и принять значение уставки немного ниже.

I=Ik мин/In

Опять же для примера возьмем автоматический выключатель с номинальным током In=250 A и электронным расцепителем на 250 А.

Расчетный ток КЗ lkмин примем равным 1800 A.

Рассчитаем необходимую уставку: I3 = Ik мин/ In =1800/250= 7,2. При помощи DIP-переключателей выставим значение 7.

Тогда I3 = 7 x 250 = 1750. Как видим, расчетное значение вписывается в условие I3 < Ikмин = 1750 < 1800 А.

Защита от короткого замыкания с задержкой срабатывания (S)

Задержка срабатывания (Селективность) требуется для того, чтобы при любом повреждении определенного участка цепи отрабатывал только автоматический выключатель, который защищает эту цепь, в то время как остальная часть электроустановки должна находиться в рабочем режиме.

Благодаря этому достигается бесперебойная работа всей электроустановки в целом.

Для настройки селективности S автоматического выключателя необходимо, так же как и в случае настройки защиты от короткого замыкания с мгновенным срабатыванием, минимальное расчетное значение тока КЗ (Ik) разделить на номинальный ток расцепителя (In).

S=Ik мин/In

Рассмотрим настройку уставки S опять же на примере автоматического выключателя с номинальным током In=250 A и электронным расцепителем на 250 А.

Расчетный ток КЗ lkмин = 1800 A.

Тогда S = Ik мин/ In = 1800/250 = 7,2.

DIP-переключателями выставим значение 7.

I2 = 7 x 250 = 1750 < 1800 А.

Выдержка по времени t2 изменяется согласно токовременной зависимости t2=const или l2t = const.

При выборе t2 = const в случае КЗ, все токи, равные или превышающие I2 должны отсекаться в пределах установленного времени t2. При выборе характеристики l2t = const, применимы расчеты, сделанные для определения времени срабатывания t1, учитывая соответствующие пороги тока I2.

Время задержки устанавливается с помощью DIP-переключателей, согласно одной из четырёх кривых срабатывания:

• t=0,05с при 8 х In
• t=0,1c при 8 х In
• t=0,25c при 8 х In
• t=0,50с при 8 х In

Защита от замыкания на землю (G)

Функция защиты замыкания на землю основана на принципе измерения векторной суммы токов, протекающих по токоведущим проводникам — фазным и нейтральному. В случае отсутствия повреждения эта сумма равна нулю, но в случае замыкания на землю, часть тока (дифференциальный ток) возвращается в источник питания через защитный проводник и/или заземление, нарушая баланс токов. Если значение дифференциального тока превышает уставку срабатывания защиты, автоматический выключатель должен срабатывать в течении заданного времени.

Защита замыкания на землю применяется в электроустановках в системах заземления ТТ и TN-S, а также в системах TN-CS, где она ограничивается той секцией установки, которая имеет собственный нейтральный провод N, ответвленный от проводника PE и проложенный отдельным проводом.

В системах TN-C функция защиты G не применяется, поскольку нейтраль и защитный проводник совмещенные.

Выбор устройства для защиты от замыкания линейного проводника на землю и защиты при косвенном прикосновении осуществляется путем согласования времени отключения с полным сопротивлением контура замыкания на землю. Это означает, что должна соблюдаться следующая зависимость:

Zs х la < Uo

• Zs — полное сопротивлением контура тока замыкания на землю.
• la — ток отключения в пределах выдержки времени.
• Uo — номинальное действующее напряжение переменного тока относительно земли.

Также данное выражение может быть выражено следующим образом — Ia < Uo/ Zs = IklPE, где IklPE — ток замыкания линейного проводника на землю.

Из этого следует, что защита при косвенном прикосновении осуществляется в том случае, если уставка расцепителя автоматического выключателя меньше тока замыкания линейного проводника на землю IklPE в защищаемой открытой проводящей части.

G = IklPE/ In

Возьмем автоматический выключатель 250 A с электронным расцепителем на 250 А. Примем IkPE=130 A.

G = 130/ 250 = 0,52. DIP-переключателями выбираем уставку 0,5.

Тогда I4 = 250 х 0,5 = 125 А. Что меньше, чем IkPE=130 A. Условие соблюдается.

Время срабатывания t4 выбирается в соответствии с const=l2t. Поэтому для определения времени срабатывания необходимо руководствоваться теми же расчетами, что использовались при определении выдержки времени t1, но с учетом соответствующих порогов срабатывания I4 и соответствующих характеристик кривых.

Заключение

Таким образом настраиваются все основные защитные функции электронного расцепителя PR222DS/PD. Помимо ручной настройки, для данного расцепителя возможна настройка параметров электронным способом с помощью блока тестирования и настройки SACE PR 010T.