Вибір перерізу провідників у мережах напругою до 1000 В з урахуванням плавких запобіжників

Вибір перерізу проводів з урахуванням захисних апаратів

Кожна ділянка електричної мережі повинна бути обладнана захисними пристроями, призначення яких – автоматично відключати цю ділянку, якщо по ній почне протікати струм, що перевищує допустимий за нагріванням. Захист мереж розглядають у спеціальних курсах. Але для мереж напругою до 1000 В вибір перерізу провідника за нагріванням повинний бути пов'язаний з вибором характеристик захисних пристроїв.

Для захисту мереж напругою до 1000 В застосовують:

а) плавкі запобіжники;

б) автоматичні вимикачі з розщеплювачами;

в) теплові реле, що діють на магнітні пускачі чи контактори.

Плавкий запобіжник. Принцип дії плавкого запобіжника полягає в тому, що його металева вставка перегоряє, якщо через запобіжник протікає струм, вищий від визначеного значення, наприклад при перевантаженні чи короткому замиканні в мережі. Коли вставка перегоряє, коло струму розривається, і пошкоджена ділянка мережі відокремлюється від джерела струму. Чим більший струм, що проходить через запобіжник, тим швидше перегоряє його вставка і, отже, швидше відключається пошкоджена лінія. Це ілюструється рис. 4.6, де показана зразкова залежність часу спрацьовування запобіжника від відношення струму короткого замикання І_к до номінального струму І_н.

Найбільший струм, при якому плавка вставка запобіжника може довгостроково працювати, не перегоряючи, зветься номінальним струмом вставки І_в. Цю величину встановлює завод-виготовлювач у результаті дослідження окремих зразків. При дослідженні плавка вставка повинна витримувати протягом години, не розплавляючись, дослідний струм, що дорівнює (1,3–1,5) І_в і розплавлятися при струмах (1,6–2,0) І_в_.

Застосовують запобіжники двох типів:

а) швидкодіючі (чи безінерційні) з малою тепловою інерцією, на вставки для цих запобіжників вживають метал з високою електропровідністю і малою теплоємністю, наприклад, мідь, срібло чи цинк невеликого перерізу;

б) інерційні – з великою тепловою інерцією; на вставки для цих запобіжників вживають метал з великим питомим опором і великою теплоємністю, наприклад свинець і його сплави.

До швидкодіючих відносяться запобіжники типу Е-33 зі срібними вставками на номінальний струм 60 А, типу КП зі знімними трубчастими патронами, заповненими кварцовим піском, із мідними плавкими провідниками (25–600 А), типів НПР і НПН до 60 А з розбірними і нерозбірними патронами з наповнювачем, типів ПН-2 1000 А, ПНБ-2 40–600 А, ПНБ-3 100–600 А також з наповнювачем і, нарешті, типу П – відкриті, на номінальний струм до 35 А.

Запобіжники з кварцовим заповненням мають цінну властивість – обмежують величину струмів короткого замикання.

У даний час швидкодіючі запобіжники застосовуються в мережах більш високої напруги – на 3–35 кВ. Так, для захисту трансформаторів невеликої потужності і трансформаторів напруги використовуються запобіжники типів ПК і ПКТ з кварцовим заповненням, здатні, як і запобіжники типу КП, обмежувати величину струмів короткого замикання.

До інерційних відносяться запобіжники типів Е-27 і Е-33 зі свинцевими плавкими вставками, що розраховані на номінальний струм до 35 А, і трубчасті запобіжники, типу ПТ з порцеляновими трубками без заповнення і з мідними вставками.

Проміжне положення між швидкодіючими й інерційними запобіжниками займають малоінерційні запобіжники: типу П – відкриті, на номінальний струм вище 35 А, і типу ПР-2 з трубчастими фібровими патронами без заповнення і з цинковими плавкими провідниками, на номінальний струм від 15 до 1000 А.

Найбільш вживаними запобіжниками для промислових установок при напрузі до 1000 В є запобіжники типу НПН, ПН-2 і ПР-2.

Для номінальних струмів плавких вставок установлена єдина шкала в амперах, якої дотримуються заводи-виготовлювачі:

4,6, 10, 15, 20, 25, 35, 50, 60, 80, 100, 125, 160, 200, 225, 260, 300, 350, 430, 500, 600, 700, 850, 1000.

При виборі плавкої вставки запобіжника необхідно керуватися тим, що номінальний струм цієї вставки І_в, повинний дорівнювати робочому струму І_р чи бути трохи більшим від нього (практично більше за найближче значення за шкалою):

Ів Ір.

Зазначена умова дійсна для приймачів, навантаження яких не має коливань убік перевищення нормального значення (освітлювальне навантаження, електронагрівальні прилади тощо).

Інакше виглядає справа з вибором плавких вставок для електродвигунів і особливо для асинхронних короткозамкнутих електродвигунів, у яких, як відомо, в момент пуску (чи самозапуску) виникають струми І_макс, що значно перевищують за величиною струми нормальної роботи. Вибирати й у цьому випадку плавкі вставки, приймаючи за робочі струми ті струми, що виникають під час пуску електродвигуна, означало б сильно завищувати номінальний струм вставок і, отже, переріз проводів. Тому величину максимального струму І_макс, який дорівнює в окремому випадку пусковому струму І_пуск, умовно зменшують у (коефіцієнт зниження) раз, тобто приймають, що

Таке умовне зменшення величини пускового струму цілком допустиме, якщо взяти до уваги його короткочасність і характеристики запобіжників. Так, наприклад, плавка вставка не перегоряє при струмах кратністю 2,5 від номінального, триваючих до 8 с, і при струмах кратністю 1,6 від номінального, триваючих до 10 с (див. рис. 4.6). Таким чином, коефіцієнт зниження для даного типу запобіжників при тривалості пуску до 8 с може бути прийнятий = 2,5 і при більш тривалих пусках = 1,6.

Наведені вище значення відносяться до швидкодіючих (безінерційних) запобіжників (НПН, НПР тощо). Для малоінерційних запобіжників (ПР-2) і легкого режиму роботи приймають = 3, для важкого режиму = 2.

Під легким режимом розуміють рідкі пуски з тривалістю до 10 с чи самозапуски електродвигуна при холостому ході, а під важким режимом – часті пуски з тривалістю понад 10 с чи самозапуски при навантажених механізмах. Оскільки інерційні запобіжники, що працюють у легкому режимі, від пускового струму не перегоряють, то їх вибирають не за пусковим, а за робочим струмом.

Якщо треба вибрати запобіжник для кола, що живить кілька електродвигунів, то номінальний струм вставки приймають рівним:

де k₀ – коефіцієнт одночасності роботи електродвигунів; п – кількість електродвигунів; – сума робочих струмів усіх електродвигунів без одного, що має найбільший пусковий струм; І_пуск – значення цього найбільшого пускового струму.

Якщо всі електродвигуни, що приєднані до даного запобіжника, можуть самозапускатися після короткочасних перерв живлення чи знижень напруги, то варто враховувати суму їхніх пускових струмів.

Як відзначалося вище, плавка вставка, що обрана зазначеним вище способом для захисту ліній, які живлять електродвигуни, може не захистити від перегріву провід чи кабель з перерізом, узятим за робочим струмом (І_доп І_р). Такі випадки особливо ймовірні при застосуванні безінерційних запобіжників у важких пускових режимах, коли струм плавкої вставки обумовлюється розміром величини пускового струму.

Тому ПУЕ рекомендують вибирати переріз провідників таким чином, щоб припустимий для них струм не був меншим за 1/3 номінального струму плавкої вставки, тобто

або .

Якщо забезпечене кваліфіковане обслуговування установок і здійснюється постійний нагляд за станом їхнього устаткування й електричної мережі (як це робиться, наприклад, стосовно мереж для власних потреб електростанцій), то припустимо вибирати плавкі вставки з номінальним струмом, що перевищує той, який виходить за розрахунками, але лише за умови обов'язкової перевірки їх по струму коротких замикань.

До вибору вставок з підвищеним значенням струму вдаються для того, щоб забезпечити надійне запобігання стрибкам струму при перевантаженнях електродвигунів і їхньому самозапуску.

Що стосується установок, нагляд за якими не настільки систематичний і постійний (освітлювальні мережі житлових і громадських будинків, торгових і складських приміщень тощо), то захист їх від перевантажень обов'язковий, тому що саме тут можливе неконтрольоване збільшення навантажень понад запроектовані. Сказане відноситься також до мереж всередині приміщень, виконаних відкрито прокладеними незахищеними ізольованими провідниками з горючою ізоляцією, і до мереж у пожежо- і вибухонебезпечних приміщеннях.

У цих випадках ПУЕ рекомендують для захисту від перевантаження вибирати плавкі вставки так, щоб їхній номінальний струм для провідників з гумовою й аналогічною їй за тепловими характеристиками ізоляцією задовольняв умови:

а) для провідників, що прокладаються в пожежо- і вибухонебезпечних приміщеннях:

;

б) для тих же провідників, але які прокладаються не в пожежо- і вибухонебезпечних приміщеннях, а також для всіх кабелів з паперовою ізоляцією

У розгалуженій мережі доводиться ставити декілька послідовно включених запобіжників, наприклад на головному щиті – для захисту магістрального кабелю, на групових щитках – для захисту групових відгалужень і, нарешті, в індивідуальних приймачах. У цьому випадку вставки запобіжників повинні бути підібрані так, щоб першою перегоряла та, яка знаходиться ближче до місця пошкодження, тобто повинна бути дотримана вибірковість (селективність) роботи запобіжників. Це досягається тим, що вставка кожного наступного запобіжника (по ходу від приймача до джерела живлення) повинна бути на два чи в крайньому випадку на один ступінь (за шкалою вставок) вищою за номінальниму струмом. Вибірковості можна досягти також відповідним підбором характеристик запобіжників.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Вибір і перевірка проводів та кабелів за нагріванням	\|	Вибір перерізу провідників у мережах напругою до 1000В з урахуванням автоматичних вимикачів і теплових реле

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.013 сек.