Максимальная защита

Максимальная защита

Назначение максимальной защиты заключается в автоматическом отключении от сети электроустановки при протекании в ней тока, значительно превышающего допустимую величину. Так как такие токи возникают при коротких замыканиях в сети или установке, то максимальная защита — защита от токов короткого замыкания. Она осуществляется с помощью плавких предохранителе: и электромагнитных релле.

Плавкие предохранители для напряжения до 1000 В бывают пробочные и трубчатые. Пробочные предохранители применяются для защиты осветительных сетей от тока к. з., трубчатые — для защиты силовых сетей и мощных потребителей электрической энергии.

Плавкая вставка 3 представляет собой цинковую пластинку, имеющую несколько сужений для более быстрого перегорания. Пластинка приверну та винтами к медным ножам 4, которыми предохранитель вставляется в пружинные губки на панели.

Трубчатые предохранители ПР-2 применяются в некоторых пускателях.

Номинальным током плавкого предохранителя называется такой ток, который плавкая вставка выдерживает длительное время, не перегорая.

Сгорание плавкой вставки происходит при токе значительно большем, чем ее номинальный ток, причем время, за которое вставка расплавится, зависит от величины тока. Плавная вставка при токе больше номинального на 25% вовсе не перегорает, а при токе больше номинального на 60 % перегорит только через час. Учитывая, что асинхронный двигатель при перегрузке на 50 % может работать без особого вреда всего 2—4 мин, можно сделать вывод: предохранители не могут защитить двигатели и другие установки от перегрузок.

Выбор плавких вставок для защиты различных установок от тока к. з. производится по следующим формулам:

для осветительных сетей и фазных асинхронных двигателей

Стандартные величины плавких вставок: б, 10, 15, 20, 25, 35, 45, 60, 80, 100, 125, 160, 200, 225, 260, 300, 430, 350, 500, 600, 700, 850, 1000 А.

Выбранные плавкие вставки обязательно проверяются на надежность срабатывания при минимальном токе короткого замыкания. При этом должно быть выполнено неравенство

Такое требование ПБ объясняется тем, что только при таких соотношениях токов плавкий предохранитель срабатывает практически мгновенно.

Достоинства плавких предохранителей: простота, низкая стоимость, высокая скорость отключения токов к. з.; недостатки: большая трудоемкость при замене плавких вставок; возможность неодновременного перегорания плавких вставок, что может вызвать продолжи тельную работу потребителя на двух фазах и как результат— выход его из строя из-за перегрева; относительная трудность подбора предохранителей и возможность установки некалиброванных плавких вставок.

Из-за недостатков предохранители применяются до вольно редко, в основном, для защиты неответственных установок малой мощности и осветительных установок,

Максимальные токовые реле предназначены для постоянного контроля за величиной тока в защищаемой сети и подачи сигнала на отключение ее при прохождении по ней тока выше установленной величины.

В рудничной аппаратуре для максимально-токовой защиты применяют первичные и вторичные электромагнитные токовые реле прямого и косвенного действия с мгновенной и зависимой характеристикой.

Простейшее первичное электромагнитное реле прямого действия на отключающий механизм, с мгновенным срабатыванием показано на рис. 17.2, а. Оно состоит из П-образного неподвижного магнитопровода 2 с подвижным якорем 3, который удерживается в крайнем открытом положении пружиной 4 (натяжение ее можно регулировать винтом 9, используя для установки уставки указатель 6 и шкалу 7). На сердечник надета токовая катушка 1, которая включается последовательно в одну из фаз аппарата (рис. 17.2, б).

Так как количество витков в катушке постоянно, то величина магнитного потока, создаваемого этой катушкой, будет прямо пропорциональна величине тока в фазе. Чем больше ток в катушке, тем больше магнит ный поток и сила, с которой якорь притягивается к неподвижному сердечнику. Перемещению якоря препятствует натяжение пружины 4. Таким образом, определенному усилию натяжения пружины соответствует определенный ток, при котором якорь будет притягиваться к сердечнику, поэтому шкала 7, показывающая усилие натяжения пружины, проградуирована в амперах. На конце якоря 3 монтируется либо ударник 5 (для непосредственного воздействия на механизм свободного расцепления автомата), либо мостик (для размыкания контактов в цепи управления пускателем).

Реле работает следующим образом. При установке указателя силы натяжения пружины 6 на цифру 750 А реле не сможет притянуть якорь до тех пор, пока в цепи катушки будет проходить ток меньше 750 А. Если же по контролируемой цепи пройдет ток 750 А, якорь 3 притянется, освободит защелку з и выключатель пружиной /7 будет отключен. Такие реле монтируются в фидерных автоматах, которые предназначены для защиты магистралей от тока к. з.

Правила безопасности требуют ежесменной проверки исправности максимальной защиты перед началом работ. Проверка эта производится не устройством короткого замыкания в магистрали, а имитацией его с помощью катушки 8. Катушка 8 имеет много витков тонкого провода и включается при проверке защиты в электросхсму как катушка напряжения с помощью кнопки. Величина тока при включении катушки будет небольшая, а величина магнитного потока будет такая же, как в случае короткого замыкания в контролируемой цепи. Реле сработает — произойдет выключение автомата.

Значение тока, при котором реле срабатывает, называется уставкой тока.

Достоинства максимальных токовых реле: простота устройства, размыкание всех трех фаз потребителя при срабатывании реле, легкость регулировки уставок, постоянная готовность к работе; недостаток—мгновенная реакция на любое, даже кратковременное повышение тока в цепи потребителя,

В настоящее время в пускателях максимально-токовая защита осуществляется вторичными электромагнитными реле, включаемыми по специальным схемам, которые предложены сотрудниками ВНИИВЭ. В пускателях применяются защиты У М3 и ПМЗ.

Защита УМЗ состоит из двух одинаковых частей, включенных в разные фазы (рис. 17.3) и питающихся через трансформаторы тока ТТ1 и ТТ2. При нормальной работе переключатели П замкнуты, а потенциометры R3 установлены в положение, соответствующее определенной уставке реле. В трансформаторах тока ТТ1, ТТ2 индуктируется ток, пропорциональный току в первичной цепи. Этот ток замыкается через резисторы/?/ и R2, в результате чего на резисторах возникает напряжение, величина которого пропорциональна первичному току. Так как параллельно резисторам R1 и R2 включена цепь R3—В/—РЗ, выпрямитель выпрямляет это напряжение и подает его на катушку РЗ. Катушка РЗ имеет постоянное сопротивление, а реле — определенный ток трогания. До тех пор, пока величина напряжения (а значит, величина тока в первичной цепи) будет недостаточной для того, чтобы в реле прошел ток, равный току трогания, реле РЗ будет находиться в покос. При достижении критического значения тока в первичной цепи, напряжение на резисторах R1 и R2 станет достаточно большим, чтобы реле РЗ сработало, пускатель отключится.

Переключатель Л используется для опробования максимальной защиты при токах, в два раза меньших токов уставки. Для опробования оп ставится в положение «Выключено».

Защита УМЗ имеет экспоненциальную характеристику, что дает возможность для асинхронных короткозамкнутых двигателей уставку тока ставить не по номинальному, а по фактическому пусковому току.

Защита ПМЗ устанавливается на фидерных автоматах типа ЛВ и отличается от защиты УМЗ следующим: 1) трансформаторы тока ставятся на всех трех фазах автомата, соединяются в звезду; б) с помощью полупроводниковых выпрямителей вторичная цепь трансформаторов разделена на две схемы: измерительную и исполнительную; в) в измерительной схеме для измерения величины напряжения использованы транзисторы, которые при установленной величине напряжения на резисторах открываются и подают питание в исполнительную схему — на реле напряжения; г) реле напряжения при получении питания через транзисторы непосредственно воздействует на механизм свободного расцепления автомата и выключает его; д) в исполнительной схеме предусмотрено блокировочное реле, которое осуществляет запрет повторного включения автомата до устранения причины срабатывания защиты; е) кнопка возврата блокировочного реле в первоначальное положение (кнопка взвода реле) выведена наружу оболочки.

Защиты УМЗ и ПМЗ имеют специальные контакты, которые используются для сигнализации о срабатывании защиты.

Лекция №9. Максимальная токовая направленная защита линий

Максимальная токовая направленная защита: схемное исполнение, расчет и принцип действия. 90° схема включения реле направления мощности на междуфазные напряжения и токи фаз. Токовые направленные отсечки. Селективная работа направленных защит. Область применения токовой направленной защиты. [1, 2, 3, 4]

Методические указания

Токовой направленной называют защиту, реагирующую на значение тока и направление мощности к.з. в месте ее установки. Рассматриваемая защита представляет собой токовую защиту, дополненную реле направления мощности. Она применяется в сложных сетях – сетях с двусторонним питанием, а также в кольцевых сетях с одним источником питания. Комплекты защиты устанавливаются с обеих сторон защищаемой линии и приходят в действие, если мощность к.з. для каждого из комплектов направлена от шин в защищаемую линию, а ток превышает ток срабатывания. Выдержка времени максимальных токовых направленных защит выбираются по встречно-ступенчатому принципу. При выборе тока срабатывания защиты в общем случае учитываются те же основные условия, что и для МТЗ. Однако имеются особенности в выборе тока срабатывания при использовании защиты в кольцевых сетях, а также в сети с глухозаземленной нейтралью, с которыми следует разобраться.

Под схемой включения реле направления мощности понимается определенное сочетание фаз тока и напряжения, подводимых к его обмоткам. Наибольшее распространение получила 90° схема включения реле. Для выявления свойств схемы необходимо уметь анализировать работу реле направления мощности при различных видах к.з.

Выполнение направленной отсечки дает возможность при выборе ее тока срабатывания учитывать только ток внешнего к.з. в направлении действия ее реле мощности. В этом основное отличие направленной отсечки от ненаправленной.

Недостатком направленных токовых защит является наличие мертвой зоны, определяемой минимальным напряжением при трехфазном к.з. вблизи места установки защиты.

Вопросы для самопроверки

1. Каков принцип действия токовой направленной защиты?

2. Чем отличается выбор тока срабатывания направленных защит (МТЗ и ТО) от ненаправленных?

3. В каких точках кольцевой сети с одним источником питания, а также сети с двусторонним питанием можно отказаться от установки реле направления мощности?

4. Как рассчитать выдержки времени направленных защит?

5. Чем обусловлено наличие мертвой зоны токовых направленных защит, как она рассчитывается, при каких видах к.з. возникает?

Защита от замыканий на землю в сетях с глухозаземленной нейтралью

МТЗ нулевой последовательности (направленная и ненаправленная). Ступенчатая токовая защита нулевой последовательности. Схема включения реле направления мощности. Особенности расчета токовых отсечек нулевой последовательности. [1, 2, 3, 4]

Методические указания

С глухозаземленными нейтралями работают сети напряжением 110кВ и выше. Для защиты линий этих сетей от к.з. на землю оказывается более целесообразным использовать отдельный комплект реле. Реле тока защиты подключается к фильтру токов нулевой последовательности. Следовательно, защита реагирует только на к.з., сопровождающиеся токами нулевой последовательности. В остальном схема защиты аналогична рассматри­ваемым выше схемам МТЗ и ТО от междуфазных к.з.

В общем случае защита выполняется ступенчатой. Ток срабатывания МТЗ нулевой последовательности отстраивается от тока небаланса Iнб

в нормальном режиме, если выдержки времени
t0
, рассматриваемой защиты, больше времени действия
tмф
защит от междуфазных к.з., установленных на следующем участке. Если
t0 < tмф
, то защиту нужно отстраивать от
Iнб
при трехфазном к.з. в начале следующего участка. Наличие
Iнб
в симметричных режимах обусловлено неравенством токов намагничивания ТТ. Время действия защиты выбирается по ступенчатому принципу Δ
t
, Δ
t
– ступень селективности. При этом обычно получается
t0 < tмф
.

Принцип действия и условия настройки отсечек нулевой последова­тельности практически такие же, как и отсечек, реагирующих на полные токи фаз.

В сетях с двумя и более заземленными нейтралями, расположенными в разных точках сети, применяются направленные защиты. К органу направления мощности подводятся 3U0

и
3I0
. Ток срабатывания мгновенных отсечек, установленных на параллельных линиях, необходимо выбирать с учетом наличия взаимоиндукции.

Направленные защиты нулевой последовательности не имеют мертвой зоны по напряжению, так как 3U0

максимально в месте к.з. и равно нулю в заземленной нейтрали трансформаторов. Цифровые защиты и их исполнение.

Вопросы для самопроверки

1. На каком принципе работает токовая защита нулевой последовательности?

2. Как влияют на распределение 3I0

схемы соединения обмоток и режимы работы нейтралей силовых трансформаторов?

3. В каких случаях применяются направленные токовые защиты нулевой последовательности?

4. Почему реле направления мощности нулевой последовательности не имеет мертвой зоны?

5. Как выбираются параметры срабатывания трехступенчатой токовой защиты (направленной) нулевой последовательности и как проверяется чувствительность различных ступеней защиты?

6. Каковы преимущества рассматриваемой защиты по сравнению с токовой защитой от междуфазных к.з.?

7. Какова область применения токовой защиты нулевой последовательности?

8. Как рассчитать ток 3I0

при различных к.з. на землю?

9. Как определить 3I0

в месте установки защиты при к.з. на землю в удаленной точке?

МТЗ линии 6-35 кВ

Я уже рассматривал МТЗ, но, повторение — мать ученья. Максимальная токовая защита с выдержкой времени выступает в качестве первой ступени трехступенчатой защиты линии. Для расчета необходимо рассчитать ток срабатывания защиты, ток уставки, выдержку времени и отстроиться от соседних защит.
1) На первом этапе определяем ток срабатывания защиты с учетом токов самозапуска и других сверхтоков, которые протекают при ликвидации КЗ на предыдущем элементе:

в данной формуле мы имеем следующие составляющие:

— ток срабатывания защиты 2РЗ, величина, которую мы и определяем

— коэффициент надежности, который на самом деле можно считать скорее коэффициентом отстройки для увеличения значения уставки; для микропроцессорных равен 1,05-1,1, для электромеханических 1,1-1,4.

— коэффициент самозапуска, его смысл в том, что при КЗ происходит просадка напряжения и двигатели самозапускаются. Если нет двигателей 6(10) кВ, то коэффициент принимается 1,1-1,3. Если нагрузка есть, то производится расчет при условии самозапуска ЭД из полностью заторможенного состояния. Коэффициент самозапуска определяется, как отношение расчетного тока самозапуска к максимальному рабочему току. То есть зная ток самозапуска, можно не узнавать максимальный рабочий ток, хотя без этого знания не получится рассчитать ток самозапуска — в общем, сократить формулу не удастся особо.

— коэффициент возврата максимальных реле тока; для цифровых — 0,96, для механики — 0,65-0,9 (зависит от типа реле)

— максимальный рабочий ток с учетом возможных перегрузок, можно узнать у диспетчеров, если есть телефон и полномочия. Для трансформаторов до 630кВА = 1,6-1,8*Iном, для трансформаторов двухтрансформаторных подстанций 110кВ = 1,4-1,6*Iном.

2) На втором этапе определяем ток срабатывания защиты, согласуя защиты Л1 и Л2:

— ток срабатывания защиты 2РЗ

— коэффициент надежности согласования, величина данного коэффициента от 1,1 до 1,4. Для реле РТ-40 — 1,1, для РТВ — 1,3…1,4.

— коэффициент токораспределения, при одном источнике питания равен единице. Если источников несколько, то рассчитывается через схемы замещения и сопротивления элементов.

Первая сумма в скобках

— это наибольшая из геометрических сумм токов срабатывания МТЗ параллельно работающих предыдущих элементов.
Вторая сумма
— геометрическая сумма максимальных значений рабочих токов предыдущих элементов, кроме тех, с которыми происходит согласование.

3) На третьем этапе выбираем наибольший из токов, определенных по условиям 1) и 2) и рассчитываем токовую уставку:

— коэффициент схемы, данный коэффициент показывает во сколько раз ток в реле больше, чем ток I2 трансформатора тока при симметричном нормальном режиме работы; при включении на фазные токи (звезда или разомкнутая звезда) равен 1, при включении на разность фазных токов (треугольник) равен 1,73.

— коэффициент трансформации трансформатора тока.

4) Далее определяется коэффициент чувствительности, который должен быть больше или равен значения, прописанного в ПУЭ.

Советуем изучить — Жидкие диэлектрики

Отношение минимального тока, протекающего в реле, при наименее благоприятных условиях работы, к току срабатывания реле (уставке). Для МТЗ значение kч должно быть не менее 1,5 при кз в основной зоне защиты и не менее 1,2 при кз в зонах дальнего резервирования.

5) Определяемся с уставкой по времени

Смысл уставок по времени в следующем: если у нас КЗ как на рисунке выше, то сначала должен отключиться выключатель Л1 (находящийся ближе к КЗ), это необходимо, чтобы оставить в работе неповрежденные участки системы.

То есть tс.2рз=tс.1рз+dt

, где дельта t — ступень селективности. Эта величина зависит от быстродействия защит (в частности точности работы реле времени) и времени включения-отключения выключателей.

Как было написано выше, особенностью МТЗ является накапливание выдержек времени от элемента к элементу. И чем больше величина dt, тем большей будет отдаленная уставка. Для решения этой проблемы следует устанавливать цифровые РЗ (dt=0,15…0,2с) и одинаковые выключатели. Ведь, если выключатели одного типа, то и время срабатывания у всех одинаковое. А если, оно невелико, то и суммарная величина будет мала.

Поведение максимальной защиты при двойных замыканиях на землю

В сети с изолированной нейтралью возможны одновременные замыкания на землю в двух разных точках сети.

При двойных замыканиях на землю желательно отключать не оба, а только одно место повреждения: К1 или К2. При таком отключении короткое замыкание ликвидируется с наименьшим ущербом для потребителей, а оставшееся однофазное замыкание на землю (например К2) отключается вручную после перевода питания потребителей линии Л-ΙΙ на другой источник питания.

Основным условием селективного действия двухфазной максимальной защиты при двойных замыканиях на землю является установка трансформаторов тока на одноименных фазах линий во всей сети данного напряжения.

При случайном расположении трансформаторов тока может оказаться, что оба замыкания на землю возникнут на тех фазах, где трансформаторов нет, как показано на рисунке. В этом случае защиты обеих поврежденных линий не подействуют, что повлечет отключение источника питания. При размещении трансформаторов тока на двух одноименных фазах во всех точках электрически связанной сети всегда обеспечивается отключение одного из мест замыкания, т.е. наилучшая ликвидация двойных замыканий. Однако и при этом не исключается неселективная работа защиты в следующих случаях:

• если более удаленное от источника питания замыкание на землю (в точке К2) окажется на фазе, не имеющей трансформатора тока(рис 2 а).

В этом случае подействует защита 1 и отключит ближнюю к источнику питания линию Л-Ι, так как защита 2 работать не может. трехфазная защита в этих условиях обеспечивает селективное отключение линии Л-ΙΙ.

• если оба замыкания на землю возникнут на линиях, имеющих защиты с одинаковыми выдержками времени, и на тех фазах, которые оборудованы трансформаторами тока (рис 2 б). При этом двухфазные защиты обеих линий отключают обе точки повреждения одновременно, т.е. обе защиты работают неселективно. Совершенно так же действует защита и в трехфазном исполнении.

Таким образом, в первом из двух приведенных случаев имеет преимущество трехфазная схема, а во втором обе схемы равноценны.

Однако двухфазная защита имеет существенное преимущество перед трехфазной при двойном замыкании на землю на линиях с одинаковыми выдержками времени на защите, если одно повреждение (К1) возникает на фазе, не имеющей его (рис 2 в). Двухфазная защита работает в этом случае только на одной из двух поврежденных линий остается в работе. Трехфазная защита в приведенном случае действует неселективно, отключая обе линии при любом сочетании поврежденных фаз.

Сопоставляя преимущества и недостатки трехфазной и двухфазной схем, можно считать, что с точки зрения ликвидации двойных замыканий на землю двухфазная схема не уступает трехфазной. Двухфазные схемы требуют меньше трансформаторов тока и реле и поэтому получили широкое распространение в сетях с изолированной нейтралью.

Что такое максимальная токовая защита и какое у нее назначение

Важной частью электрических схем является обеспечение надежного отключения питания при ненормальных режимах работы или при перегрузке. К таким системам относятся релейные защиты (РЗиА). В них входит спектр разнообразных схем, которые реагируют на различные отклонения от нормальных условий, например, междуфазные или замыкания на землю, повышенное потребление мощности и пр. В этой статье будет рассмотрен один из методов защиты от перегрузки линии электропередач. Узнайте, что такое максимальная токовая защита, для чего она нужна и чем отличается от токовой отсечки.

Устройство и принцип действия

Принцип работы заключается в срабатывании датчика (реле) тока при превышении Iуставки на защищаемом участки линии, после чего для обеспечения селективности с определенной задержкой срабатывает реле времени.

Где она применяется? Максимальную токовую защиту устанавливают в начале линии, то есть со стороны генератора или трансформатора питающей подстанции.

Важно! Зона действия МТЗ лежит в пределах между источником питания (ТП или генератором) и потребителем (ТП или другим ВВ оборудованием). При этом она устанавливается со стороны источника, а не потребителя. Но зоны действия ступеней могут пересекаться друг с другом. Например, 1 ступень часто перекрывает зону действия второй ступени вблизи от разъединителя, где Iкз почти равны с предыдущим участком линии.

Выдержка времени срабатывания защиты подбирается так, что первая ступень (на питающей ТП) срабатывает через самый большой промежуток времени, а каждая последующая быстрее предыдущей.

Интересно: разница выдержки времени срабатывания на ближайшей к источнику питания от следующей после нее МТЗ называется ступенью селективности.

Обеспечение селективности важно для бесперебойной подачи электропитания по как можно большему количеству электрических линий. С её помощью отключаемая часть уменьшается и локализуется на участке между коммутационными аппаратами как можно ближайшими к поврежденному участку.

При этом, при возникновении кратковременных самоустраняемых перегрузок, связанных с пуском мощных электродвигателей, выдержка времени и отключение по минимальному напряжению должны обеспечить подачу электроэнергии в сеть без её отключения. При КЗ, напряжения резко уменьшаются, а при пуске двигателей такой просадки обычно не происходит.

Выбор уставок по току происходит по наименьшему Iкз из всей цепи, учитывая особенности работы подключенного оборудования. Это нужно опять же для того, чтобы максимальная токовая защита не сработала при самозапуске электродвигателей.

Перегрузка может возникнуть по трем причинам:

• При однофазном замыкании на землю.
• При многофазном замыкании.
• При перегрузки линии из-за повышенного потребления мощности.

Итак, максимальная токовая защита необходима для предотвращения разрушения линий электропередач, жил кабелей и шин на подстанциях и потребителях электроэнергии, таких как мощные электродвигатели 6 или 10 кВ и прочие электроустановки.

Использование автоматических выключателей тока

Такое устройство используется для:

1. Защита кабелей от повреждений, вызванных протекающим электрическим током слишком высокой мощности. Каждый провод имеет определенное максимальное значение тока который может протекать через него в течение длительного периода времени без риска повреждения. Если это значение превышено, температура провода может увеличиться до опасного уровня (связано с тем, что кабель имеет собственное электрическое сопротивление). Оно мало, но чем больше ток протекает через провод, тем больше энергии отходит на кабель в виде тепла.

Если температура провода останется на некоторое время на слишком высоком уровне, его изоляция начнет плавиться. Автоматический выключатель с правильными параметрами для данного провода защитит его от такой ситуации и своевременно отключит напряжение в цепи. Скорость работы в случае обнаружения так называемой термической перегрузки зависит от количества тока, проходящего через автоматический выключатель, и составляет от 0,2 секунды до 2-х часов.

2. Защита проводов и приборов от воздействия коротких замыканий в электрической цепи. Короткое замыкание или очень высокий ток может протекать во внутренней электрической проводке, когда сопротивление между фазным проводом и нейтральным проводником очень мало (например, когда замкнуты нейтральный и фазовый проводники). Если обнаружено короткое замыкание, выключатель максимального тока должен срабатывать очень быстро, то есть менее чем за 30 миллисекунд.

Чего не может автоматический выключатель: Переключатель максимального тока не используется для защиты человека от поражения электрическим током. Интенсивность токов при которых установочный выключатель сработает даже за долю секунды, абсолютно смертельна для человека. Для защиты от удара 220 вольт используется специальное устройство с остаточным током.

Отличия от токовой отсечки

Защита линий от коротких замыканий также осуществляется с помощью токовой отсечки. Принцип её работы аналогичен — отключение электричества при перегрузке линии. Основным отличием является то, что селективность максимальной токовой защиты обеспечивается задержкой времени, а токовая отсечка отключает напряжение почти мгновенно при возникновении КЗ. При этом время срабатывания и селективность отсечки определяется номиналами и уставками защитных аппаратов и их время-токовыми характеристиками.

Более подробно вопрос рассмотрен на видео:

4.1. Принцип действия токовых защит

Одним из признаков возникновения КЗ является увеличение тока в ЛЭП. Этот признак используется для выполнения РЗ, называемых токовыми. Токовые РЗ приходят в действие при увеличении тока в фазах ЛЭП сверх определенного значения. В качестве реле, реагирующих на возрастание тока, служат максимальные токовые реле (см. гл. 2).

Токовые РЗ подразделяются на максимальные токовые РЗ и токовые отсечки. Главное различие между этими РЗ заключается в способе обеспечения селективности.

Селективность действия максимальных токовых РЗ достигается с помощью выдержки времени. Селективность токовых отсечек обеспечивается соответствующим выбором тока срабатывания [10, 26].

Виды МТЗ и схемы

К основным видам максимальной токовой защиты относят:

По роду тока в оперативных цепях выделяют МТЗ:

• с постоянным оперативным током;
• с переменным оперативным током.

По количеству реле различают максимальные токовые защиты на базе:

Трёх реле. Обеспечивают защиту и при многофазном и при однофазном замыканиях.

• KA — реле тока;
• KT — реле времени;
• KL — промежуточное реле, устанавливается если не хватает коммутационной способности контактов;
• KH — указательное реле (блинкер);
• SQ — блок контакт для размыкания мощных цепей, типа катушки YAT — силового коммутационного аппарата. Устанавливается так как контакты реле не рассчитываются на размыкание таких цепей.

Современные защиты часто уходят от применения релейных схем из-за особенностей их надежности. Поэтому используются МТЗ на операционных усилителях, микропроцессоре и другой полупроводниковой технике.

Современные решения позволяют более точно выставлять уставки по току и время-токовые характеристики защит.

Конструкция токозащитного выключателя

На приведенных выше рисунках показан автоматический выключатель тока с нескольких ракурсов:

1. Переключатель имеет два винтовых соединителя в верхней и нижней части для прикручивания провода питания с одной стороны, и выхода на потребители тока (розетки, лампы). В центральной части находится подвижный элемент (переключатель), который может быть установлен в двух положениях. На этом чертеже автоматический выключатель находится в положении «OFF», то есть питание не подключено к потребителям. Под переключателем находится серия меток, определяющих его параметры.
2. Это фото отличается от первого только положением переключателя. Обратите внимание, что положение OFF отмечено зеленым, а положение ON — красным. Казалось бы всё должно быть наоборот. Однако оно имеет свое оправдание. Зеленый означает отсутствие напряжения на выходе, то есть безопасное состояние для монтажа, а красный означает: в розетке есть напряжение, поэтому ничего не трогайте.
3. Взгляните на винтовое соединение. Затягивая винт, металлический элемент снизу поднимается вверх, надавливая кабель на верхнюю часть отверстия.
4. С задней стороны переключателя видно паз, характерный для элементов закрепленных на DIN-рейке (TS35). Пластмассовый белый элемент с небольшим отверстием в нижней части представляет собой защелку, которая удерживает переключатель на DIN-рейке. Чтобы снять переключатель с рейки, вставьте небольшую плоскую отвертку в отверстие и вытащите ее.

Так автоматический токовый выключатель выглядит снаружи. А что у него внутри? Внутри коммутатора есть два так называемых триггера (реле):

• Электромагнитный — он отвечает за работу автоматического выключения в случае короткого замыкания в электрической цепи. Это мгновенный триггер.
• Тепловой — отвечает за работу выключателя в случае длительного превышения номинального тока автоматического реле. Скорость его срабатывания зависит от того насколько превышен ток.

Если вас интересуют элементы внутри переключателя, посмотрите на рисунок ниже.

1. Рычажок. Производит включение и выключение подачи тока на клеммы.
2. Винтовые клеммы. Необходимы для подвода и закрепления контактов, подводимых к автомату.
3. Подвижный контакт. Подпружинен, необходим для быстрого расцепления контактов.
4. Неподвижный контакт. Осуществляет коммутацию цепи с подвижным контактом.
5. Биметаллическая пластина. При превышении допустимого значения пластина нагревается, изгибается и приводит в действие механизм расцепления.
6. Регулировочный винт. Служит для настройки тока срабатывания.
7. Катушка. Подвижный сердечник, который также приводит в действие механизм расцепления.
8. Дугогасительная решетка. Предотвращает возникновение электрической дуги при расцеплении контактов.
9. Защелка. Фиксирует корпус на DIN-рейке.

Подведём итоги

В зависимости от тока протекающего в цепи, защитный коммутатор может сработать в течение секунды, но он также может работать до срабатывания в течение нескольких минут или даже часов.

Когда вы посмотрите на характеристики то заметите, чтоб автоматический выключатель сработал, его номинальный ток должен быть превышен на 13%. Однако, если нужно быть уверенным в активации автоматического выключателя, ток должен иметь значение минимум на 45% выше номинального.

Легко подсчитать, что если по умолчанию через выключатель B10, используемый в цепях освещения, будет течь 11A, автоматический выключатель не сработает никогда. И для того чтобы быть уверенным в его отключении, через него должен пройти ток не менее 14,5A.

Уверены что теперь вы поняли работу автоматического выключателя, который ставят в щитки на замену старым пробкам. Если что-то осталось не ясным — спросите в комментариях ниже.