Проверка условий срабатывания защитного аппарата

 

Как правильно выбрать автоматический выключатель?

Автоматический выключатель (на языке электриков «автомат») является основой защиты в силовых электрических цепях низкого (до 1000 Вольт) напряжения. Это комбинированный электроприбор, сочетающий в себе функции выключателя и защитного устройства. Практически вся система распределения и защиты бытовой электропроводки построена на автоматах. Хочу сразу заметить, что основное применение автомата — это защита того участка электропроводки, который находится между выходом из автомата и потребителем. Если далее по линии находится другой автомат, то наш автомат должен защищать участок между этими двумя автоматами. При возникновении перегрузки или короткого замыкания на каком-то участке цепи, должен сработать только один автомат, защищающий конкретно данный участок цепи.

Как подобрать автомат?

Возьмем классический пример. Делаем ремонт в квартире (или в частном доме), меняем электропроводку и хотим ее защитить от перегрузок и коротких замыканий. Обычная в наши дни практика — разделение проводки на несколько ветвей с защитой каждой из них отдельным автоматом. В квартирах часто разделяют на отдельные линии освещение и розетки. Помимо этого, отдельная линия может быть выделена под электроплиту, еще одна под кухонные розетки и розетки хозблока, в которые обычно включают самые мощные в квартире электроприборы: электрочайник, микроволновая печь, стиральная машина и т.д. Надо заметить, что стандартные электророзетки, применяемые в наших домах, обычно рассчитаны на максимальный ток 10 или 16А, и зачастую являются самым слабым звеном электропроводки. Поэтому и номинал автомата, защищающего линию с такими розетками, не может быть выше 16А, какой бы толстый провод ни был.

О материале и толщине провода — это отдельная тема, здесь лишь скажу кратко: медь и только медь, для квартир и частных домов берем сечение 1.5 кв.мм на освещение, 2.5 кв.мм — на стандартные розетки. Соответственно, номиналы автоматов для линий освещения 10А, для линий, питающих розетки, 16А (при условии, что розетки тоже 16-амперные). При этом возникает ряд вопросов. Получается, что каждая розетка может одна выдержать 16 Ампер, но при этом суммарный ток всей группы розеток также не должен превышать те же самые 16 Ампер.

Некоторым такой расклад не нравится, и они ставят автоматы на больший ток — 25А и даже выше. По некоторым соображениям, этого не стоит делать, даже если сечение провода будет позволять пропускать такой ток длительное время. Представим ситуацию, что в одну из розеток воткнули какой-то мощный электроинструмент, который потребляет ток до 25-30А. Понятно, что при таком токе в розетке могут пойти неприятные процессы, вплоть до возгорания, а 25-амперный автомат этой перегрузки не почувствует. Ну или почувствует, но тогда, когда все уже будет гореть синим пламенем. Кто-то может возразить, что нет стандартного электроинструмента с таким током потребления, но ведь инструмент может быть и нестандартным, и неисправным. А может случиться и такое, что через удлинитель к розетке подключат несколько мощных электроприборов одновременно, с таким же результатом.

Поэтому, если предполагается, что суммарный ток оборудования, одновременно включенного в розетки, будет больше 16А, то правильным решением будет разделить розетки на несколько групп и запитать каждую группу через отдельный автомат. Надо иметь в виду, что в продаже имеются как 16-ти, так и 10-амперные розетки. Я не скажу, что они плохого качества, просто они рассчитаны на максимальный ток нагрузки, равный 10 А. Для таких розеток допустимо прокладывать проводку сеченим 1.5 мм 2 , но и автомат в данном случае должен быть 10-амперный. По поводу удлинителей. Очень часто можно встретить дешевые варианты, сечение шнура такого удлинителя 1 мм 2 , бывает и меньше. Сами удлинители обычно никакой защиты не имеют. Поэтому используйте такие удлинители с особой осторожностью, понимая то, что автомат их не защищает.

Маркировка автоматических выключателей

На корпусе автомата мы можем увидеть некоторые загадочные надписи. Ниже обозначены цифрами главные из них:

1. Номинальный ток автомата
2. Характеристика срабатывания отключения
3. Класс отключения.

Помимо вышеперечисленных надписей, на корпусе обычно находится логотип производителя и тип автомата, а также краткое схематическое обозначение, показывающее, где находится неподвижный контакт (при вертикальном расположении его принято располагать сверху) и как расположены расцепители относительно контактов. Зажимные контактные винты могут закрываться шторками (см. крайний слева автомат), это удобно для опломбирования. Корпус обычно делается из полистирола — на мой взгляд, не самый подходящий материал для устройства, которое может прилично нагреваться.

Номинальный ток автомата

Пришло время разобраться с тем, что на деле означает номинальный ток автомата и какой при этом будет ток срабатывания защиты. Распространенная ошибка — часто люди считают, что номинальный ток и есть ток срабатывания. На самом деле, исправный автоматический выключатель никогда при номинальном токе не сработает. Более того, он не сработает даже при 10% перегрузке. При большой перегрузке автомат отключится, но это не значит, что он отключится быстро. Обычный модульный автомат имеет 2 расцепителя: медленный тепловой и быстро реагирующий электромагнитный. Тепловой расцепитель в своей основе содержит биметаллическую пластину, которая нагревается от проходящего через нее тока. От нагрева пластина изгибается, и при определенном положении воздействует на защелку, и выключатель отключается. Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку со втягивающимся сердечником, который при большом токе также воздействует на защелку, отключающую автомат. Если назначение теплового расцепителя — отключать автомат при перегрузках, то задача электромагнитного — быстрое отключение при коротких замыканиях, когда значение тока в разы превышает номинальное.

Ряд значений номинальных токов

Мне приходилось устанавливать автоматические выключатели номиналом от 0.2А. Вообще, мне встречались модульные автоматы следующих номиналов: 0.2, 0.3, 0.5, 0.8, 1, 1.6, 2, 2.5 3, 4, 5, 6, 6.3, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125 Ампер. То есть, сказать, что номиналы соответствуют какому-то единому стандартному ряду, как например Е6, Е12 у резисторов или конденсаторов, я не могу. Лепят кто во что горазд. С автоматами выше 100А ситуация примерно такая же. Максимальный номинал автомата, предназначенного для работы в сетях 0.4 кВ, который я видел — 6300А. Это соответствует трансформатору мощностью 4МВА, ну а более мощных трансформаторов под это напряжение у нас не делают, это предел.

Характеристика срабатывания

Чувствительность электромагнитных расцепителей регламентируется параметром, называемым характеристикой срабатывания. Это важный параметр, и на нем стоит немного задержаться. Характеристика, иногда ее называют группой, обозначается одной латинской буквой, на корпусе автомата ее пишут прямо перед его номиналом, например надпись C16 означает, что номинальный ток автомата 16А, характеристика С (наиболее, кстати, распространенная). Менее популярны автоматы с характеристиками B и D, в основном на этих трех группах и строится токовая защита бытовых сетей. Но есть автоматы и с другими характеристиками.

Согласно википедии, автоматические выключатели делятся на следующие типы (классы) по току мгновенного расцепления:

• тип B : свыше 3·I n до 5·I n включительно (где I n — номинальный ток)
• тип C : свыше 5·I n до 10·I n включительно
• тип D : свыше 10·I n до 20·I n включительно
• тип L : свыше 8·I n
• тип Z : свыше 4·I n
• тип K : свыше 12·I n

При этом википедия ссылается на ГОСТ Р 50345-2010. Я специально перечитал весь этот стандарт, но ни о каких типах L, Z, K в нем ни разу не упоминается. Да и в продаже я что-то не наблюдаю таких автоматов. У европейских производителей классификация может несколько отличаться. В частности, имеется дополнительный тип A (свыше 2·I n до 3·I n ). У отдельных производителей существуют дополнительные кривые отключения. Например, у АВВ имеются автоматические выключатели с кривыми K (8 — 14·I n ) и Z (2 — 4·I n ), соответствующие стандарту МЭК 60947-2. В общем, будем иметь в виду, что, кроме B, C и D существуют и иные кривые, но в данной статье будем рассматривать только эти. Хотя сами по себе кривые одинаковы — они вообще показывают зависимость времени срабатывания теплового расцепителя от тока. Разница лишь в том, до какой отметки доходит кривая, после чего она резко обрывается до значения, близкого к нулю. А вот и сами графики:

Это усредненные графики, на самом деле допускается некоторый разброс по времени срабатывания тепловой защиты. Что нам следует иметь в виду, выбирая характеристику отключения? Здесь на первый план выходят пусковые токи того оборудования, которое мы собираемся включать через данный автомат. Нам важно, чтобы пусковой ток в сумме с другими токами в этой цепи не оказался выше тока срабатывания электромагнитного расцепителя (тока отсечки). Проще тогда, когда мы точно знаем, что будет подключаться к нашему автомату, но когда автомат защищает группу розеток, тогда мы только можем предполагать, что и когда туда будет включено. Конечно, мы можем взять с запасом — поставить автоматы группы D. Но далеко не факт, что ток короткого замыкания в нашей цепи где-нибудь на дальней розетке будет достаточен для срабатывания отсечки. Конечно, через десяток секунд тепловой расцепитель нагреется и отключит цепь, но для проводки это окажется серьезным испытанием, да и возгорание в месте замыкания может произойти. Поэтому нужно искать компромисс. Как показала практика, для защиты розеток в жилых помещениях, офисах — там, где не предполагается использование мощного электроинструмента, промышленного оборудования, — лучше всего устанавливать автоматы группы B. Для кухни и хозблока, для гаражей и мастерских обычно ставятся автоматы с характеристикой C — там, где есть достаточно мощные трансформаторы, электродвигатели, там есть и пусковые токи. Автоматы группы D следует ставить там, где есть оборудование с тяжелыми условиями пуска — транспортеры, лифты, подъемники, станки и т.д.

Посмотрите на следующую картинку, очень похожую по смыслу на предыдущую, здесь как раз показан разброс параметров тепловой защиты автоматических выключателей:

Обратите внимание на два числа сверху графика. Это очень важные числа. 1.13 — это та кратность, ниже которой никакой исправный автомат никогда не сработает. 1.45 — это та кратность, при которой любой исправный автомат гарантированно сработает. Что они означают на деле? Рассмотрим на примере. Возьмем автомат на 10А. Если мы пропустим через него ток 11.3А или меньше, он не отключится никогда. Если мы увеличим ток до 12, 13 или 14 А — наш автомат может через какое-то время отключиться, а может и не отключиться вовсе. И только когда ток превысит значение 14.5А, мы можем гарантировать, что автомат отключится. Насколько быстро — зависит от конкретного экземпляра. Например, при токе 15А время срабатывания может составлять от 40 секунд до 5 минут. Поэтому, когда кто-то жалуется, что у него 16-амперный автомат не срабатывает на 20 амперах, он это делает напрасно — автомат совершенно не обязан срабатывать при такой кратности. Более того — эти графики и цифры нормированы для температуры окружающей среды, равной 30°C, при более низкой температуре график смещается вправо, при более высокой — влево.

Класс токоограничения

Движемся дальше. Электромагнитный расцепитель, хоть и называется мгновенным, но тоже имеет определенное время срабатывания, которое отражает такой параметр, как класс ограничения. Он обозначается одной цифрой и у многих моделей эту цифру можно найти на корпусе аппарата. В основном сейчас выпускаются автоматы с классом токоограничения 3 — это значит, что со времени достижения током значения срабатывания до полного разрыва цепи пройдет время не более чем 1/3 полупериода. При стандартной у нас частоте 50 Герц это получается около 3,3 миллисекунд. Класс 2 соответствует значению 1/2 (порядка 5 мс), наверное существуют и другие, но об их существовании мне не известно. По некоторым источникам, отсутствие маркировки этого параметра равносильно классу 1. Я бы этот параметр назвал не классом токоограничения, а быстродействием отсечки. Казалось бы, чем быстрей, тем лучше. На деле же иногда есть смысл поставить автомат с более медленным срабатыванием — это касается групповых автоматов, чтобы при КЗ на какой-то отходящей линии они не срабатывали вместе с автоматом этой линии, т.е. чтобы была селективность. Хотя нет гарантий того, что автомат с меньшим классом сработает медленней автомата с большим классом. Поэтому строить селективность, исходя из данного параметра, я бы не стал, да и официальных рекомендаций насчет этого нет.

Максимальный ток отключения

Очень важный параметр — максимальный ток отключения. Этот параметр в большой степени отражает качество силовой части автомата. Обычно в розничной сети нам предлагаются автоматы с током отключения до 4.5 или 6 кА. Иногда попадаются дешевые модели с отключающей способностью в 3 кА. И хотя в бытовых условиях ток КЗ редко достигает таких величин, все-таки я не советую использовать автоматы с отключающей способностью менее 4.5 кА. Потому что, если отключающая способность мала, то там следует ожидать и контакты меньшей площади, и дугогасительные камеры похуже и т.д.

Где купить автоматы?

Автоматический выключатель с характеристикой C обычно купить не проблема — они в достаточном ассортименте представлены в строительных и хозяйственных магазинах и на рынках. Автоматы с характеристиками B, D тоже встречаются в этих местах, но достаточно редко. Их можно заказать на фирмах или в небольших специализированных магазинах. А можно купить в интернет-магазине АВС-электро . В этом магазине есть практически все автоматы всех номиналов и характеристик. Приятно, что есть не только привычные нам номиналы 6, 10, 16, 25, но и 8, 13, 20 Ампер, которых зачастую так не хватает для обеспечения хорошей селективности.

Зависимость срабатывания от окружающей температуры

Еще один момент, о котором часто забывают — это зависимость тепловой защиты автомата от температуры окружающей среды. А она очень существенная. Когда автомат и защищаемая линия находятся в одном помещении, то обычно ничего страшного: при понижении температуры чувствительность автомата уменьшается, но зато увеличивается нагрузочная способность провода, и баланс более-менее сохраняется. Проблемы могут быть тогда, когда провод в тепле, а автомат на холоде. Поэтому, если такая ситуация имеет место, то нужно сделать соответствующую поправку. Примеры таких зависимостей показаны ниже на графике. Более точную информацию по конкретной модели нужно смотреть в паспорте от завода-изготовителя.

Количество полюсов автомата. Последовательное и параллельное соединение полюсов и автоматов

У автомата может быть от 1 до 4 полюсов. Каждый полюс имеет свой как тепловой, так и электромагнитный расцепитель. При срабатывании одного из них отключаются одновременно все полюса. Включить также можно только все полюса вместе одной общей рукояткой. Существует еще одна разновидность автоматов — так называемые 1p+n. Этот автомат синхронно коммутирует 2 провода: фазный и нулевой, но расцепитель в нем один — только на фазном контакте. При срабатывании расцепителя оба контакта размыкаются. Несмотря на то, что через такой автомат проходит 2 провода, он не считается двухполюсным.

Можно ли соединять полюса параллельно или последовательно? Можно. Но для этого нужно иметь веские причины. Например, при отключении индуктивной нагрузки или просто в случаях перегрузки или короткого замыкания — то есть тогда, когда приходится разрывать большой ток, возникает электрическая дуга. Для ее разрыва имеются дугогасительные камеры, но все равно это не проходит бесследно — контакты могут подгорать, может появляться копоть. Если мы соединим полюса последовательно, то дуга разделится между ними, она будет быстрее погашена, износ контактов будет меньше. К недостаткам данного способа можно отнести повышенные потери — все-таки какое-то падение напряжения на контатках есть, и чем выше ток, тем больше на них теряется мощности (обычно несколько ватт на токах 10-100А, обычно изготовитель включает данную информацию в паспорт). Параллельное соединение полюсов обычно применяют тогда, когда нет автомата нужного номинала, но есть автомат меньшего номинала, но с «лишними» полюсами. При этом обычно, для подсчета суммарного номинального тока, рекомендуют для 2-х параллельных полюсов умножать номинальный ток одного полюса на 1.6, для 3-х — на 2.2, для 4-х — на 2.8. Возможно, в некоторых аварийных случаях это выход из положения, но при первой же возможности нужно заменить такой суррогат на автомат нужного номинала.

Вам будет интересно Трансмиссионное масло для автоматической коробки передач: какое заливать, как выбрать, как правильно подобрать по марке автомобиля

Еще сложней дело обстоит при параллельном и последовательном соединении автоматов. Конечно, можно придумать ситуацию и как-то даже обосновать параллельное соединение двух или нескольких автоматов, но я бы не советовал даже рассматривать такой вариант. Как распределятся токи, что будет после отключения одного из автоматов — все это сомнительно и трудно предсказуемо. Последовательно включать автоматы более разумно. Например, это можно рассматривать как повышение надежности защиты: в случае неисправности одного из автоматов другой его подстрахует. Но обычно так не делают, а в качестве страховки рассматривается групповой автомат. К тому же сам автоматический выключатель потребляет некоторое количество электроэнергии, поэтому дополнительный автомат — это еще и дополнительные потери.

Мощность рассеивания автоматических выключателей

Для примера приведу паспортные значения данного параметра для автоматов ВА 47-63 (значения даны новых автоматов при значениях тока, равных номинальному):

Номинальный ток In, A	Мощность рассеивания, Вт
	1-полюсные	2-полюсные	3-полюсные	4-полюсные
1	1,2	2,4	3,6	4,8
2	1,3	2,6	3,9	5,2
3	1,3	2,6	3,9	5,2
4	1,4	2,8	4,2	5,6
5	1,6	3,2	4,8	6,4
6	1,8	3,6	5,5	7,2
8	1,8	3,6	5,5	7,33
10	1,9	3,9	5,9	7,9
13	2,5	5,3	7,8	10,3
16	2,7	5,6	8,1	11,4
20	3,0	6,4	9,4	13,6
25	3,2	6,6	9,8	13,4
32	3,4	7,5	11,2	13,8
35	3,8	7,6	11,4	15,3
40	3,7	8,1	12,1	15,5
50	4,5	9,9	14,9	20,5
63	5,2	11,5	17,2	21,4

Как видим, автоматический выключатель тоже хочет есть. Поэтому не стоит увлекаться и втыкать автоматы везде, где это возможно. Где же происходят потери? Основная часть приходится на тепловой расцепитель. Но не надо излишне драматизировать ситуацию. Эти потери пропорциональны протекающему току. Поэтому, если например нагрузка в 2 раза меньше номинальной, то и потери будут соответственно вдвое меньше, а при отсутствии нагрузки не будет и потерь. Если их представить в процентном виде, то будут величины порядка 0,05-0.5%, причем наименьший процент у самых мощных автоматов. В самих контактах, пока автомат новый, потери незначительны. Но в процессе эксплуатации котакты будут подгорать, переходное сопротивление будет расти, а с ним будут расти и потери. Поэтому у старого автомата потери могут быть заметно больше. Кстати, измерить потери довольно просто — нужно измерить падение напряжения на автомате и ток, проходящий через него. У себя дома я делаю это с помощью вот такого очень недорогого прибора, сочетающего в себе мультиметр и токоизмерительные клещи :

Да — дешевый китайский ширпотреб, но для бытовых целей вполне пригодный.

Выбор автомата по мощности (току) нагрузки

Хотя основное назначение автомата — это защита электропроводки, при определенных условиях целесообразно рассчитывать автомат по току нагрузки. Это возможно в тех случаях, когда отходящая от автомата линия предназначена для питания одного конкретного электроприбора. В бытовых сетях это может быть электроплита или кондиционер, какой-либо станок, электрокотел и т.д. Как правило, нам известен номинальный ток электроприбора, либо мы можем вычислить его, зная мощность нагрузки. Так как проводка выбирается с определенным запасом, то в данном случае номинал автомата обычно меньше того, который мы бы получили, рассчитывая по допустимому току провода. Поэтому при каких-либо замыканиях внутри электроприбора или его перегрузках наша защита сработает, защитив его от дальнейшего разрушения.

Выбор автомата для электропривода (электродвигатель, электромагнитный клапан и т.д.)

Если нагрузкой в цепи является электродвигатель, то нужно помнить, что пусковой ток двигателя в несколько раз больше номинального, поэтому в данном случае нужно использовать автоматы с характеристикой C, а в отдельных случаях (не бытовых) даже D. Номинал автомата выбираем по номинальному току двигателя. Его можно прочитать на табличке или измерить вышеупомянутыми клещами. Измерять ток нужно при нагруженном двигателе, не забывайте. Понятно, что точного соответствия автомата току двигателя не получится, выбирайте ближайшее значение. Некоторые производители заявляют автоматы с особыми характеристиками, специально для электродвигателей. Хотя, при детальном рассмотрении, эти характеристики обычно являются чем-то средним между C и D. Конечно, такой автомат не защитит двигатель должным образом и, если, к примеру, заклинит вал, то произойдет следующее: отсечка не сработает, т.к. ток не будет выше пускового, а тепловая защита может не успеть — перегрев обмоток в двигателе идет очень быстро. Поэтому электродвигателю необходима дополнительная защита в виде специального быстродействующего теплового (или электронного) реле. Таких же правил следует придерживаться и при выборе автомата для электромагнитного привода (различные клапаны, шторки и т.д.).

Производители автоматических выключателей

Большие автоматы — это отдельная тема, здесь рассматриваем производителей исключительно в контексте модульной продукции. На постсоветском пространстве хорошо зарекомендовали себя такие бренды, как ABB, Legrand, Shneider Electric. Обычно продукцию этих фирм вам порекомендуют, когда вы попросите что-то понадежней. Из российских производителей вполне приличные аппараты изготавливают КЭАЗ, Контактор, DEKraft. Больше всего нелестных отзывов собрал IEK — наверное, справедливо, хотя в продаже они, пожалуй, самые покупаемые, благодаря низкой цене.

Предохранитель – это электрический прибор, обеспечивающий защиту электросети от аварийных ситуаций, связанных с выходом текущих параметров (тока, напряжения) за заданные рамки. Простейший предохранитель – плавкая вставка.

Это прибор, включенный в защищаемую цепь последовательно. Как только ток в цепи превышает заданный, проволочка плавится, контакт размыкается, и защищаемый участок цепи таким образом остается неповреждённым. Недостаток такого способа защиты – одноразовость защитного прибора. Сгорел – надо менять.

Устройство автоматического выключателя

Аналогичная задача решается при помощи так называемых автоматических выключателей (АВ). В отличие от плавких одноразовых предохранителей, автоматы – достаточно сложные приборы, при выборе их следует учитывать имеет несколько параметров.

Они также последовательно включаются в цепь. При повышении тока автоматический выключатель цепь разрывает. Автоматические выключатели выпускаются самого разного конструктивного исполнения и с различными параметрами. Наиболее распространены сегодня автоматы для крепления на ДИН-рейку (рис. 1).

Широко известны ещё советских времен автоматы АП-50 (рис. 3-5) и многие другие. Автоматы выпускаются с количеством полюсов (линий для подключения) от одного до четырёх. При этом двух- и четырёхполюсные автоматы могут иметь в своем составе не только защищенные, но и не защищённые контактные группы, которые обычно используются для разрыва нейтрали.

Состав и устройство АВ

В состав большинства автоматических выключателей входят:

• механизм ручного управления (используется для ручного включения и выключения автомата);
• коммутирующее устройство (набор подвижных и неподвижных контактов);
• дугогасительные устройства (решетка из стальных пластин);
• расцепители.

Дугогасительные устройства обеспечивают гашение и выдувание дуги, которая образуется при размыкании контактов, через которые проходит сверхток(рис.2)

Расцепитель – устройство (часть автомата или дополнительное устройство), механически связанное с механизмом АВ и обеспечивающее размыкание его контактов.

В составе автоматического выключателя имеются обычно два расцепителя.

Первый расцепитель – реагирует на долговременную, но небольшую перегрузку сети (тепловой расцепитель). Обычно это устройство на основе биметаллической пластины, которая под действием проходящего через неё тока постепенно нагревается, изменяет конфигурацию. В конце концов она нажимает на удерживающий механизм, который освобождает и размыкает подпружиненный контакт.

Второй расцепитель – так называемый, «электромагнитный». Он обеспечивает быструю реакцию АВ на короткое замыкание. Конструктивно этот расцепитель представляет из себя соленоид, внутри катушки которого находится подпружиненный сердечник со штырьком, упирающимся в подвижный силовой контакт.

Обмотка включена в цепь последовательно. При коротком замыкании ток в ней резко возрастает, за счет чего увеличивается магнитный поток. При этом преодолевается сопротивление пружины, и сердечник размыкает контакт.

Параметры АВ

Первый параметр – номинальное напряжение. Выпускаются автоматы для только постоянного тока и для переменного и постоянного. Автоматы для постоянного тока для общего использования достаточно редки. В бытовых и промышленных сетях используются в основном АВ для переменного и постоянного тока. Чаще всего используются АВ с номинальным напряжением 400В, 50Гц.

Второй параметр – номинальный ток (Iн). Это тот рабочий ток, который автомат пропускает через себя в длительном режиме. Обычный ряд номиналов (в амперах) – 6-10-16-20-25-32-40-50-63.

Третий параметр – отключающая способность, предельная коммутирующая способность (ПКС). Это максимальная сила тока короткого замыкания, при которой автомат сможет разомкнуть цепь, не разрушившись. Обычный ряд паспортных значений ПКС (в килоамперах) – 4,5-6-10. При напряжении 220 В, это соответствуют сопротивлению сети (R=U/I) 0.049 Ом, 0,037 Ом, 0,022 Ом.

Как правило, сопротивление проводов бытовой электросети может достигать 0,5 Ом, ток короткого замыкания на уровне 10 кА возможен только в непосредственной близости от электроподстанции. Поэтому самые распространённые ПКС – 4,5 или 6 кА. Автоматы с ПКС 10 кА применяются в основном в промышленных сетях.

Четвертый параметр, характеризующий АВ, — это ток уставки (уставка) теплового расцепителя. Этот параметр для различных автоматов составляет от 1,13 до 1,45 от номинального тока. Мы отмечали, что при прохождении номинального тока гарантируется длительная работа цепи с АВ.

Уставка теплового расцепителя больше номинала, именно достижение реальным током величины уставки вызовет отключение автомата. Следует отметить, что в автоматах советского периода предусмотрена ручная регулировка уставки тепловой защиты (рис. 5). Доступ к регулировочному винту в автоматах, устанавливаемых на ДИН-рейку невозможен.

Пятый параметр автоматического выключателя – ток уставки электромагнитного расцепителя. Этот параметр определяет кратность превышения номинального тока, при которой АВ сработает практически мгновенно, среагировав на короткое замыкание.

Важная характеристика автомата – это зависимость времени срабатывания от тока (рис. 6). Эта зависимость состоит из двух зон. Первая – зона ответственности тепловой защиты. Особенность её – постепенное уменьшение времени прохождения тока до расцепления. Это понятно – чем больше ток, тем быстрее нагревается биметаллическая пластина и размыкается контакт.

При очень большом токе (коротком замыкании) практически мгновенно (за 5 – 20 мс) срабатывает электромагнитный расцепитель. Эта вторая зона на нашем графике.

По уставке электромагнитного расцепителя все автоматы подразделяются на несколько типов:

• A Преимущественно для защиты электронных схем и цепей большой протяжённости;
• B Для обычных осветительных цепей;
• C Для цепей с умеренными пусковыми токами (двигатели н трансформаторы бытовых приборов);
• D Для цепей с большой индуктивной нагрузкой, для промышленных электродвигателей;
• K Для индуктивных нагрузок;
• Z Для электронных устройств.

Наиболее распространены – B, C и D.

Характеристика В – используется для сетей общего назначения, особенно там, где необходимо обеспечить селективность защиты. Электромагнитный расцепитель настроен на срабатывание при кратности тока по отношению к номиналу от 3 до 5.

При подключении чисто активных нагрузок (лампочек накаливания, обогревателей…) пусковые токи практически равны рабочим. Однако при подключении электродвигателей (даже холодильников и пылесосов) пусковые токи могут быть значительными и вызвать ложное срабатывание автомата с рассматриваемой характеристикой.

Наиболее распространены автоматы с характеристикой С. Они достаточно чувствительны, и в то же время не дают ложных срабатываний при пуске двигателей бытовой техники. Такой выключатель срабатывает при 5-10 кратном превышении номинального значения. Такие автоматы считаются универсальными и применяются всюду, включая промышленные объекты.

Характеристика D – это уставка электромагнитного расцепителя на 10 – 14 номиналов по току. Обычно такие значения нужны при использовании асинхронных двигателей. Как правило автоматы с характеристикой D используются в трёх- или четырёхполюсном исполнении для защиты промышленных сетей.

При совместном использовании автоматических выключателей нужно иметь представление о таком понятии, как селективная защита. Построение селективной защиты обеспечивает срабатывание автоматов, находящихся ближе к месту аварии, при этом более мощные автоматы, расположенные ближе к источнику напряжения, срабатывать не должны. Для этого более чувствительные и быстродействующие автоматы устанавливаются ближе к потребителям.

Доброе время суток, дорогие друзья!

Сегодня продолжу рассказывать про автоматические выключатели в свете измерения сопротивления петли «фаза-нуль».

В последней статье посвященной измерению сопротивления петли «фаза-ноль» я обмолвился о время-токовых характеристиках автоматических выключателей. Сегодня приведу для примера такие характеристики для автомата типа ВА47-29:

Для каждого автоматического выключателя такая характеристика своя. Обычно она приводится в паспорте на автомат в том виде как показано на рисунке. Т.е. имеется некоторый разброс в параметрах. Как можно заметить разброс этот достаточно большой.

— для характеристики «В» ток отсечки (ток электромагнитного расцепителя) может находиться в интервале от 3Iн до 5Iн;

— для характеристики «С» — от 5Iн до 10Iн;

— для характеристики «D» — от 10Iн до 14Iн.

Значит, измеренный или рассчитанный нами ток короткого замыкания для конкретной линии может, как удовлетворять параметрам автоматического выключателя (быть достаточным для его отключения), так и не удовлетворять.

Реальную же характеристику зависимости времени срабатывания автоматического выключателя от протекающего через него тока для каждого конкретного автомата можно получить только путем проведения проверки параметров этого автомата.

Но многие лаборатории не имеют оборудования для испытания автоматических выключателей. и соответственно, у них нет такого вида работ. Поступают просто. Для проверки соответствия автоматического выключателя параметрам линии (возможному току короткого замыкания) используют верхнее значение тока отсечки, т.е. для характеристики «С» это 10Iн. Такой подход вполне оправдан, т.к. автомат наверняка отключится при токе большем большего возможного тока срабатывания расцепителя, но в ряде случаев не достаточно достоверен. Потому что если измеренный ток короткого замыкания меньше 10Iн, то, разумеется при исправном состоянии проводов линии, необходима замена автоматического выключателя на подходящий. Хотя при проведении проверки автоматического выключателя может выясниться. что ток срабатывания его составляет, например, 7Iн и в этом случае уже при измеренном нами токе короткого замыкания автомат должен уверенно отключаться, т.е. замена автомата не требовалась.

Вернемся к время-токовой характеристике. Допустим, мы провели проверку автомата и по измеренным параметрам получили его индивидуальную характеристику (отображена зеленой линией на рисунке).

Что она нам дает?

Согласно ПУЭ п.1.7.79 время автоматического отключения питания в системе TN не должно превышать значения 0,4с при фазном напряжении 220В, но в цепях, питающих распределительные, групповые, этажные и др. щиты и щитки, время отключения не должно превышать 5с.

Таким образом, имеем две точки на характеристике 0,4с и 5с. В зависимости от места установки автоматического выключателя определяем, какая точка нужна нам и находим в этой точке ток срабатывания (отключения) автоматического выключателя.

Из полученной нами характеристики (зеленая линия) видно, автомат отключится за 0,4с при семикратном от номинального токе, а за 5 с при токе 4,5Iн.

Еще раз отвечу на частый вопрос: Зачем измерять сопротивление петли «фаза-нуль»?

Зная сопротивление петли «фаза-нуль» какой-то цепи (линии), можно найти ток короткого замыкания, который в этой линии может развиться. А зная этот ток, можно ответить на вопрос: сработает ли установленный в этой линии автоматический выключатель и за какое время.

Вот на сегодня и все. Если возникли вопросы, спрашивайте.

Для защиты бытовых электрических цепей обычно используются автоматические выключатели модульной конструкции. Компактность, легкость монтажа и замены, в случае необходимости, объясняет их широкое распространение.

Внешне такой автомат представляет собой корпус из термостойкой пластмассы. На лицевой поверхности расположена рукоятка включения и выключения, сзади – фиксатор-защелка для крепления на DIN-рейке, а сверху и снизу – винтовые клеммы. В данной статье рассмотрим .

Как работает автоматический выключатель?

В режиме штатной работы через автомат протекает ток, меньший или равный номинальному значению. Питающее напряжение от внешней сети подается на верхнюю клемму, соединенную с неподвижным контактом. С неподвижного контакта ток поступает на замкнутый с ним подвижный контакт, а от него, через гибкий медный проводник – на катушку соленоида. После соленоида ток подается на тепловой расцепитель и уже после него – на нижнюю клемму, с подключенной к ней сетью нагрузки.

В аварийных режимах автоматический выключатель отключает защищаемую цепь за счет срабатывания механизма свободного расцепления, приводимого в действие тепловым или электромагнитным расцепителем. Причиной такого срабатывания является перегрузка или короткое замыкание.

Тепловой расцепитель – это биметаллическая пластина, состоящая из двух слоев сплавов с различными коэффициентами термического расширения. При прохождении электрического тока пластина нагревается и изгибается в сторону слоя с меньшим коэффициентом термического расширения. При превышении заданного значения силы тока, изгиб пластины достигает величины, достаточной для приведения в действие механизма расцепления, и цепь размыкается, отсекая защищаемую нагрузку.

Электромагнитный расцепитель состоит из соленоида с подвижным стальным сердечником, удерживаемым пружиной. При превышении заданного значения тока, по закону электромагнитной индукции в катушке наводится электромагнитное поле, под действием которого сердечник втягивается внутрь катушки соленоида, преодолевая сопротивление пружины, и вызывает срабатывание механизма расцепления. В нормальном режиме работы в катушке также наводится магнитное поле, но его силы недостаточно, чтобы преодолеть сопротивление пружины и втянуть сердечник.

Как работает автомат в режиме перегрузки

Режим перегрузки возникает, когда ток в подключенной к автомату цепи превышает номинальное значение, на которое рассчитан автоматический выключатель . При этом повышенный ток, проходящий через тепловой расцепитель, вызывает повышение температуры биметаллической пластины и, соответственно, увеличение ее изгиба вплоть до срабатывания механизма расцепления. Автомат отключается и размыкает цепь.

Срабатывание тепловой защиты не происходит мгновенно, поскольку на разогрев биметаллической пластины потребуется некоторое время. Это время может варьироваться в зависимости от величины превышения номинального значения тока от нескольких секунд до часа.

Такая задержка позволяет избежать отключения питания при случайных и непродолжительных повышениях тока в цепи (например, при включении электродвигателей которые имеют большие пусковые токи).

Минимальное значение тока, при котором должен сработать тепловой расцепитель, устанавливается при помощи регулировочного винта на заводе-изготовителе. Обычно это значение в 1,13-1,45 раз превышает номинал, указанный на маркировке автомата .

На величину тока, при котором сработает тепловая защита, влияет и температура окружающей среды. В жарком помещении биметаллическая пластина прогреется и изогнется до срабатывания при меньшем токе. А в помещениях с низкими температурами ток, при котором сработает тепловой расцепитель, может оказаться выше допустимого.

Причиной перегрузки сети является подключение к ней потребителей, суммарная мощность которых превышает расчетную мощность защищаемой сети. Одновременное включение различных видов мощной бытовой техники (кондиционер, электрическая плита, стиральная и посудомоечная машина, утюг, электрочайник и т.д.) – вполне может привести к срабатыванию теплового расцепителя.

В этом случае определитесь, какие из потребителей можно отключить. И не спешите снова включать автомат. Вы все равно не сможете взвести его в рабочее положение, пока он не остынет, а биметаллическая пластина расцепителя не вернется в свое исходное состояние. Теперь вы знаете при перегрузках

Как работает автомат в режиме короткого замыкания

В случае короткого замыкания иной. При коротком замыкании ток в цепи резко и многократно возрастает до значений, способных расплавить проводку, а точнее изоляцию электропроводки. Для того чтобы предотвратить такое развитие событий необходимо мгновенно разорвать цепь. Электромагнитный расцепитель именно так и срабатывает.

Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку соленоида, внутри которой расположен стальной сердечник, удерживаемый в фиксированном положении пружиной.

Многократное возрастание тока в обмотке соленоида, происходящее при коротком замыкании в цепи, приводит к пропорциональному возрастанию магнитного потока, под действием которого сердечник втягивается в катушку соленоида, преодолевая сопротивление пружины, и нажимает на спусковую планку механизма расцепления. Силовые контакты автомата размыкаются, прерывая питание аварийного участка цепи.

Таким образом, срабатывание электромагнитного расцепителя защищает от возгорания и разрушения электропроводку, замкнувший электроприбор и сам автомат. Время его срабатывания составляет порядка 0,02 секунды, и электропроводка не успевает разогреться до опасных температур.

В момент размыкания силовых контактов автомата, когда по ним проходит большой ток, между ними возникает электрическая дуга, температура которой может достигать 3000 градусов.

Чтобы защитить контакты и другие детали автомата от разрушительного воздействия этой дуги, в конструкции автомата предусмотрена дугогасительная камера. Дугогасительная камера представляет собой решетку из набора металлических пластин, которые изолированы друг от друга.

Дуга возникает в месте размыкания контакта, а затем один ее конец движется вместе с подвижным контактом, а второй скользит сначала по неподвижному контакту, а потом по соединенному с ним проводнику, ведущему к задней стенке дугогасительной камеры.

Там она делится (дробится) на пластинах дугогасительной камеры, слабеет и гаснет. В нижней части автомата предусмотрены специальные отверстия для отвода газов, образующихся при горении дуги.

В случае отключения автомата при срабатывании электромагнитного расцепителя, вы не сможете пользоваться электричеством до тех пор пока не найдете и не устраните причину короткого замыкания. Вероятнее всего причина в неисправности одного из потребителей.

Отключите все потребители и попробуйте включить автомат. Если вам это удалось и автомат не выбивает, значит, действительно – виноват один из потребителей и вам осталось выяснить какой именно. Если же автомат и с отключенными потребителями снова выбивает, значит все гораздо сложнее, и мы имеем дело с пробоем изоляции проводки. Придется искать, где это произошло.

Вот таков в условиях различных аварийных ситуаций.

Если отключение автоматического выключателя стало для вас постоянной проблемой, не пытайтесь решить ее установкой автомата с большим номинальным током.

Автоматы устанавливаются с учетом сечения вашей проводки, и, значит, больший ток в вашей сети просто не допускается. Найти решение проблемы можно только после полного обследования системы электроснабжения вашего жилища профессионалами.

Похожие материалы на сайте:

С помощью автоматических выключателей осуществляется многоразовая защита электроустановок от коротких замыканий и перегрузок. В отдельных случаях, эти устройства могут срабатывать при недопустимых снижениях напряжения и других аномальных состояниях. Одним из основных характеристик прибора является ток расцепителя автоматического выключателя. Для того, чтобы правильно понимать значение этого параметра, необходимо знать, что такое расцепитель и как он работает.

Назначение и принцип действия расцепителей

Непосредственная электрической цепи осуществляется с помощью подвижного и неподвижного контактов. В подвижном контакте имеется пружина, обеспечивающая быстрое расцепление контактов. Для приведения в действие механизма расцепления существуют два вида расцепителей.

Тепловой расцепитель , по сути, является биметаллической пластиной, которая нагревается при протекании тока. Когда ток превышает допустимое значение, происходит изгиб пластины и расцепляющий механизм начинает действовать. Время его срабатывания находится в зависимости от тока. Минимальное значение электротока, когда срабатывает расцепитель, имеет величину в 1,45 от значения тока уставки. Срабатывания настраивается с помощью специального регулировочного винта. После того, как пластина остынет, автомат будет полностью готов к последующему использованию.

Электромагнитный расцепитель обладает мгновенным действием и носит еще одно название отсечки. Это соленоид с подвижным сердечником, который и приводит в действие расцепляющий механизм. При протекании тока через обмотку происходит втягивание сердечника, если токовое значение превышает заданный порог. Срабатывание происходит мгновенно, в этих случаях превышение электротока может составлять 2-10 раз от номинального значения.

Характеристика тока расцепителя

Ток расцепителя автоматического выключателя имеет определенное значение, при котором происходит автоматическое отключение устройства. Это значение определяется произведением номинального тока в основной цепи и величины уставки тока срабатывания. Уставка может иметь заводские настройки или настраиваться вручную.

Ток в тепловом расцепителе должен быть не более номинала. Как только номинальное значение будет превышено, произойдет срабатывание автомата. Скорость срабатывания полностью зависит от времени прохождения электротока с превышенным номиналом.

Электромагнитный расцепитель срабатывает мгновенно, это характерно, в основном, для коротких замыканий в защищаемой линии.

Проверка автоматических выключателей

Автоматические выключатели служат для защиты электрических цепей напряжением до 1000 В от аварийных режимов работы. Надежная защита электрических цепей данными электрическими аппаратами обеспечивается только в том случае, если автоматический выключатель находится в исправном техническом состоянии, а его фактические рабочие характеристики соответствуют заявленным. Поэтому проверка автоматических выключателей является одним из обязательных этапов работ при вводе в работу электрических щитов различного назначения, а также при периодической их ревизии. Рассмотрим особенности проверки автоматических выключателей.

В первую очередь необходимо произвести визуальный осмотр аппарата. На корпусе автоматического выключателя должна быть нанесена необходимая маркировка, не должно быть видимых дефектов, неплотного прилегания частей корпуса. Необходимо произвести несколько операций включения и отключения аппарата вручную.

Автомат должен фиксироваться во включенном положении и свободно отключаться. Также необходимо обратить внимание на качество зажимов автоматического выключателя. При отсутствии видимых повреждений переходим к проверке его рабочих характеристик.

Автоматический выключатель конструктивно имеет независимый, тепловой и электромагнитный расцепители. Проверка автоматического выключателя заключается в проверке работоспособности перечисленных расцепителей при различных условиях. Данный процесс называется прогрузкой.

Прогрузка автоматических выключателей осуществляется на специальной испытательной установке, при помощи которой можно подать на испытуемый аппарат необходимый ток нагрузки и зафиксировать время его срабатывания.

Независимый расцепитель осуществляет замыкание и размыкание контактов автоматического выключателя при выполнении операций включения и отключения аппарата вручную. Также данный расцепитель автоматически отключает защитный аппарат в случае воздействия на него двух других расцепителей, осуществляющих защиту от сверхтоков.

Тепловой расцепитель осуществляет защиту от превышения тока нагрузки, протекающего через автоматический выключатель, выше номинального значения. Основной конструктивный элемент данного расцепителя – это биметаллическая пластина, которая нагревается и деформируется в случае протекания через нее тока нагрузки.

Пластина, отклоняясь до определенного положения, осуществляет воздействие на механизм свободного расцепления, который обеспечивает автоматическое отключение выключателя. Причем время срабатывания теплового расцепителя зависит от тока нагрузки.

Каждый тип и класс автоматического выключателя имеет свою времятоковую характеристику, в которой прослеживается зависимость тока нагрузки от времени срабатывания теплового расцепителя данного автоматического выключателя.

При проверке теплового расцепителя берется несколько значений тока, фиксируется время, за которое произойдет автоматическое отключение автоматического выключателя. Полученные значения сверяют со значениями из времятоковой характеристики для данного аппарата. Следует учитывать, что на время срабатывания теплового расцепителя влияет температура окружающей среды.

В паспортных данных к автоматическому выключателю приводятся времятоковые характеристики для температуры 25 0С, при повышении температуры время срабатывания теплового расцепителя снижается, а при снижении температуры – увеличивается.

Электромагнитный расцепитель служит для защиты электрической цепи от токов короткого замыкания, токов, которые значительно превышают номинальный. Величину тока, при котором срабатывает данный расцепитель, показывает класс автоматического выключателя. Класс показывает кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя к номинальному току автомата.

Например, класс «C» показывает, что электромагнитный расцепитель сработает при превышении номинального тока в 5-10 раз. Если номинальный ток автоматического выключателя 25 А, то ток срабатывания его электромагнитного расцепителя будет в пределах 125-250 А. Данный расцепитель, в отличие от теплового, должен сработать мгновенно, за доли секунды.

Статьи и схемы

Полезное для электрика

Методика проверка и испытание автоматических выключателей

Данная методика предназначена для производства измерений времени срабатывания аппаратов защиты с тепловыми, электро­магнитными и полупроводниковымирасцепителями с целью проверки выполнения требова­ний пункта 413 ГОСТ Р50571.3-94, обеспечивающего безопасность косвенного прикосновения к нетоковедущим
металлическим частям оборудования в момент замыкания фазного проводника.

Время отключения для распределительных цепей не должно превышать 5 с, если сопротивление защитного заземления меньше:

где Uo — номинальное фазное напряжение, Zo — сопротивление цепи фаза-нуль, т.е. достаточно мало, чтобы обеспечить безопасное напряжение прикосновения на металлических час­тях оборудования, и 0,4 с для цепей, питающих передвижное и пере­носное оборудование и для распределительных цепей, в которых не выполняется вышеуказанное условие для сопротивления защитного заземления.

Объектом измерений являются автоматические выключатели, которые служат для защиты распределительных сетей переменного тока и электроприемников в аварийных случаях при повреждении изоляции. Для осуществления защитных функций автоматические выключатели имеют максимальные расцепители от токов перегрузки и токов короткого замыкания. При прохождении через автоматический выключатель токов больше номинальных не менее 20%, последний должен отключаться. Защита от перегрузки осуществляется тепловыми или электронными устройствами. Защита от токов короткого замыкания осуществляется электромагнитными или электронными расцепителями.

Измеряемой величиной является время отключения АВ при заданной величине тока, превышающей номинальное значение тока АВ.

2.
Объем и нормы испытаний

Согласно ПУЭ 7 изд. п.1.8.37, ПТЭЭП 2003 г.( приложение 1 §26) и Правил технического обслуживания устройств РЗ и А эл. сетей 0.4 — 35 кВ (РД 34.35.613-89 §58 ) Электрические аппараты до 1 кВ испытываются при вводе в эксплуатацию, а также в процессе ее в следующем объеме:

2.1. Измерение сопротивления изоляции

Сопротивление изоляции аппаратов должно соответствовать величинам, указанным в табл. 1.8.37 ПУЭ и табл.37 ПТЭЭП, но не менее 0,5 МОм. Периодичность проверки при вводе в эксплуатацию и в процессе ее не реже1 раза в 6 лет.

2.2. Испытательное напряжение для автоматических выключателей, магнитных пускателей и контакторов — 1кВ. Продолжительность приложения нормированного испытательного напряжения — 1мин.

Испытательное напряжение 1000 В промышленной частоты может быть заменено измерением одноминутного значения сопротивления изоляции мегаомметром на напряжение 2500В. В этом случае измерение сопротивления изоляции мегаомметром на 500 — 1000 В по п.1.1 можно не проводить (см. п.п.28.3, приложения 3 ПТЭЭП; п.1.8.37 ПУЭ).

2.3. Проверка действия максимальных, минимальных или независимых расцепителей автоматических выключателей (АВ).

Проверка действия (работоспособности) максимальных (тепловых, электромагнитных и комбинированных) расцепителей АВ, тепловых расцепителей магнитных пускателей (ПМ) производится первичным током от постороннего источника тока как при вводе электроустановок (или отдельного аппарата АВ или ПМ) в эксплуатацию, так и в процессе их эксплуатации в сроки, определяемые графиком ППР электрооборудования предприятия.

Плавкие вставки предохранителей должны проверяться в те же сроки, что и другие защитные аппараты. При этом проверяется их соответствие номинальным параметрам защищаемого оборудования, отсутствие трещин на корпусах предохранителей, наличие заполнителя.

2.4. Проверка работы автоматических выключателей и контакторов при пониженном и номинальном напряжениях оперативного тока.

Значения напряжения и количества операций при испытании автоматических выключателей и контакторов многократными включениями и отключениями

приведены в табл. 18.40 ПУЭ.

При профилактических испытаниях указанная проверка производится не реже 1 раза в 12 лет (п. 28.8 приложение 2 ПТЭЭП), кроме случаев, оговоренных выше, для взрывоопасных зон.

3. Условия испытаний.

При проведении испытаний соблюдают следующие условия:

Выключатель устанавливают вертикально.

Выключатели, предназначенные для установки в отдельной оболочке, испытывают в наименьшей оболочке, предписанной изготовителем.

Испытания проводят при частоте (50 ±5) Гц.

Во время испытаний не допускается обслуживание или разборка АВ.

Испытания проводят при искусственном или естественном освещении, при температуре 20-25 0С и относительной влажности воздуха до 80%(при 25 0С), и защищают от чрезмерного наружного нагрева или охлаждения.

Испытания автоматических выключателей производятся в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50345-92 (п. 8) путем проверки время — токовых характеристик. Стандартные диапазоны токов мгновенного расцепления в соответствии с ГОСТ Р 50345-92 п.4.3.5 указаны в таблице 1.

Диапазоны токов мгновенного расцепления. Таблица 1.

Времятоковая характеристика (характеристика расцепления) АВ проверяется в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50345-99 п.8.6.1 таблица 6.

5. Требования безопасности

5.1. При проверке срабатывания расцепителей АВ работа оформляется распоряжением (заданием) или нарядом.

5.2. Перед работой должны быть оформлены организационные и выполнены технические мероприятия, согласно требований раздела 3 ПОТ РМ-016-2001.

5.3. Измерение производится звеном из двух специалистов с квалификационной группой не ниже 111 и 1У. Работы выполняются в последовательности, определенной данной методикой. Подключать приборы к объекту измерений необходимо посредством соединительных проводов, поставляемых в комплекте с прибором. Запрещается выполнять работы в дождь и при повышенной влажности.

6. Требования к квалификации операторов

6.1. К выполнению проверки срабатывания расцепителей АВ допускаются лица электротехнического персонала, не моложе 18 лет, прошедшие проверку знаний ПОТ РМ-016-2001 и ПЭЭП, имеющих электротехническое среднее или высшее образование и практический опыт работы с приборами, знающие настоящую методику, обеспеченные спецодеждой, инструментом, индивидуальными защитными средствами.

7. Подготовка к выполнению измерений.

При подготовке к выполнению испытаний проводят следующие работы:

7.1 Перед выполнением испытаний необходимо проверить:

— соответствие типов и параметров АВ проекту или паспорту на электроустановку;

— соответствие токов уставки АВ проекту;

— проверить правильность монтажа АВ (в соответствии с требованием паспорта на АВ),

— проверить отсутствие видимых повреждений АВ,

— проверить соблюдение полярности подключения АВ,

— проверить надежность затяжки контактных зажимов АВ.

7.2 Снять напряжение со всех частей проверяемого АВ и принять меры, препятствующие подаче напряжения на место работы, вследствие ошибочного или самопроизвольного включения коммутационной аппаратуры. Проверить отсутствие напряжения на токоведущих частях. Оставшиеся под напряжением токоведущие части должны быть ограждены, на ограждениях вывешены предупреждающие и предписывающие плакаты.

7.3 Собрать схему нагрузочного устройства, по схеме, приведенной на рис 1.

7.4 Отсоединить внешние проводники от выводов АВ.

8. Устройство прибора.

Структурная схема прибора представлена на рисунке 1.

УПТР состоит из регулировочного (БР) и нагрузочного (БН) блоков. Блок

регулировочный БР содержит автоматический выключатель включения сети ВК, схему

синхронизации СС, автотрансформаторный регулятор напряжения РН и схему измерения

СИ. Блок нагрузочный БН содержит нагрузочный трансформатор ТН и измерительный

трансформатор тока ТТ.

При работе блоки БР и БН соединяются двумя кабелями. Вход ТН через Х2

соединен с выходом РН, выход ТТ через Х1 соединен с входом СИ, проверяемый

расцепитель Р от 25А и выше подключается к шинам Ш1 и Ш2 нагрузочного блока, а

расцепитель Р до 25А подключается к клеммам Кл1 и Кл2.

Выходные параметры УПТР устанавливаются соответствующими переключателями.

Конструктивно блоки БР и БН выполнены в прочных стальных корпусах с ручками

для переноски, предназначенных для размещения при работе на горизонтальных

Данные в скобках для УПТР-2, 3

Рис. 1. Структурная схема УПТР

9. Порядок работы с УПТР

После транспортировки в зимних условиях перед очередным включением необходимо

дать прогреться изделию до комнатной температуры в течение 2-х часов.

Во избежание дополнительных погрешностей измерений при работе следует использовать

только гибкие соединители, поставляемые изготовителем.

Перед началом работы убедитесь в отсутствии механических повреждений изоляции. Все

органы управления и индикации размещены в блоке БР, вид лицевой панели которого

представлен на рис. 2.

В целях уменьшения погрешностей измерений запрещается использовать в совместной

работе блоки БР и БН разных номеров.

Все кабельные соединения расположены на правой стенке прибора.

Предохранитель ПР1 на ток 0,5А установлен в цепи трансформаторов питания схем СС и

СИ. Предохранитель ПР2 на ток 5А установлен в цепи гнёзд ГН1-2 и ГН3-4.

Для получения больших токов необходимо нагрузочный блок располагать в

непосредственной близости от испытуемого автомата, используя при этом комплект

гибких соединителей, подключив их попарно.

Рис. 2. Вид лицевой панели блока БР с органами управления и индикации. УПТР-1МЦ

10. Последовательность выполнения измерений.

10.1. Проверка токовых отсечек.

10.1.1. Переключатель предела измерений прибора УПТР ≪Ток срабатывания≫ устанавливается в соответствии с ожидаемым током.

10.1.2. Кнопкой ≪Автоматический≫, со временем длительности пуска равным 200mс, подают ток на испытуемый автомат, после каждого нажатия на кнопку постепенно увеличивая ток переключателями ≪Грубо≫ и ≪Точно≫, приближаясь к ожидаемой уставке. С увеличением номера положения на переключателе — ток выхода увеличивается. Сначала увеличивают ток переключателем грубой регулировки, потом — точной регулировки, до тех пор, пока испытуемый автомат отключится. При этом измеритель тока зафиксирует действующее значение величины тока срабатывания отсечки

10.1.3. Для окончательной оценки тока отсечки и времени срабатывания выключателя, следует сбросить показания приборов отсчёта времени и тока, для чего, спустя 2-3 сек. после последнего измерения нажать на кнопку ≪Сброс≫, после чего снова включить испытуемый автомат подать на него ток, нажав на кнопку ≪ Автоматический ≫.

10.1.4.1. Для получения больших токов необходимо нагрузочный блок располагать в непосредственной близости от испытуемого автомата, используя при этом комплект гибких соединителей, подключив их попарно.

10.1.4.2. Если нагрузочный трансформатор не обеспечивает максимального тока короткого замыкания (см. таблицу 1), то следует проверить сопротивление петли фаза-ноль (фаза-фаза), которое должно быть не более 0,3 Ома, либо ревизовать испытуемый автомат.

10.1.4.3. При больших кратностях тока, подаваемого на автомат, время действия последнего мало и может составлять доли периода (или полупериода ) частоты 50Гц.

10.1.4.4. Момент подачи тока, а также его синхронизация с сетью, осуществляется как в режиме автоматического пуска, так и в режиме ручного пуска.

10.1.4.5. Следует обращать внимание на правильность установки переключателя предела измерений измерителей тока и времени.

10.1.4.6. Поскольку ГОСТ регламентирует для различных выключателей различное время их минимального отключения, следует устанавливать переключатель длительности автоматического пуска в соответствии с требованиями ГОСТа, т.е. 200 или 500 мсек.

10.1.4.7. Соединители длиной по 1,5 м. используются для проверки малоамперных (до 32А) автоматов, расположенных на некоторой высоте от пола.

10.1.4.8. Шнур питания УПТР-1МЦ оканчивается ≪евро≫ вилкой с контактом заземления, обеспечивающим безопасность работы на УПТР.

10.1.4.11. Место подключения УПТР к питающей сети должно удовлетворять следующим условиям:

1. Ответная часть сетевого разъёма (розетка) должна обеспечивать контакт соединения вилки шнура УПТР с ≪землёй≫, либо с защитным проводником

2. Провода, подводящие к розетке, сама розетка должны выдерживать мощность, потребляемую УПТР из сети

3. Электрическая сеть в месте подключения должна обеспечивать получение максимальных токов, потребляемых УПТР (см. п10.1.4.2)

8.2.4.12. Подгонку тока по п.10.1.2 выполнять только при времени автоматического пуска — 200 мс.

10.1.4.13. Для проверки времени действия автоматических выключателей с замедлением более 200 мс, при выполнении п.10.13. перейти на время автоматического пуска, равное 500 мс

10.2. Проверка тепловых расцепителей

10.2.1. Выполнить подготовительные мероприятия.

10.2.2. Переключатель предела измерений установить на предел, соответствующий ожидаемому току.

10.2.3. Первоначально ток на автомат подается нажатием на кнопку ≪Автоматический пуск≫ при времени 200 мсек. Переключателями ≪Грубо≫ и ≪Точно≫ устанавливают необходимую величину тока, которая должна быть достаточна для действия теплового расцепителя автомата за определенное время, согласно характеристике теплового расцепителя данного автомата. Затем, когда величина тока установлена, не меняя положение переключателей ≪Грубо≫ и ≪Точно≫, подают ток на автомат, нажав кнопку ≪Ручной пуск≫.

10.2.4. Когда сработает тепловой расцепитель схема пуска отключится автоматически и УПТР зафиксирует показания тока и время срабатывания автомата.

10.2.5. Отключение подачи тока при необходимости может выполнить оператор, нажатием кнопки ≪СТОП≫.

10.2.6. При ощутимом нагреве БН, следует делать перерывы в работе на 5-10 минут.__

11. Техническое обслуживание

Обслуживание изделия во время эксплуатации сводится к очистке поверхности сухой

тканью и проверке отсутствия механических повреждений, могущих повлиять на работу УПТР или безопасность работы с ним.

12.Определение погрешности измерения

По техническим условиям расцепители автоматических выключателей имеют разброс параметров по срабатыванию: + 10% тепловых расцепителей; + 15% электромагнитных расцепителей. Исходя из этого, погрешность измерений при испытаниях, которая составляет 5%, не учитывается.

13. Обработка результатов испытаний

Согласно требованиям ГОСТ Р 50571.16-99 для регистрации и обработки результатов испытаний, должен вестись рабочий журнал, который должен быть пронумерован и прошнурован.

Лица, допустившие нарушение ПОТ РМ-016-2001 и ПЭЭП, а также исказившие достоверность и точность испытаний, несут ответственность в соответствии с законом и Положением о лаборатории.

14. Оформление результатов испытаний

По результатам испытаний составляется протокол.

О компании » Электролаборатория » Методики измерений » Методика проверки автоматических выключателей напряжением до 1000 В

Проверка автоматических выключателей напряжением до 1000 В

Данная методика предназначена для производства измерений времени срабатывания аппаратов защиты с тепловыми и электро­магнитными расцепителями с целью проверки выполнения требова­ний пункта 413 ГОСТ Р50571.3-94, обеспечивающего безопасность косвенного прикосновения к нетоковедущим металлическим частям оборудования в момент замыкания фазного проводника.

Время отключения для распределительных цепей не должно превышать 5 с, если сопротивление защитного заземления меньше

где Uo- номинальное фазное напряжение,

Zo — сопротивление цепи фаза-нуль,

т.е. достаточно мало, чтобы обеспечить безопасное напряжение прикосновения на металлических час­тях оборудования, и 0,4 с для цепей, питающих передвижное и пере­носное оборудование и для распределительных цепей, в которых не выполняется вышеуказанное условие для сопротивления защитного заземления.

Для определения времени срабатывания аппаратов защиты используется испытательное устройство «Сатурн-М».

Принцип действия испытательного устройства основан на соз­дании искусственного замыкания за местом установки проверяемого аппарата защиты с плавным регулированием значения тока, изме­рением его эффективного значения и измерением времени от нача­ла возникновения заданного тока короткого замыкания до момента срабатывания аппарата защиты. Устройство «Сатурн-М» имеет циф­ровую индикацию значений указанных величин.

ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

1.Заземлить корпус устройства «Сатурн-М» с помощью клеммы «Корпус» медным проводом с сечением не меньшим, чем подводящие провода, но не менее 4 кв.мм.

2.При использовании силового блока соединить разъем его ка­беля с розеткой на базовом блоке. При автономной работе базового блока вставить в розетку разъем-заглушку.

З. Собрать схему испытаний устройств защиты и согласно схеме рис. 1 закрыть клеммы изоляционной крышкой.

Рис. 1. Применение устройства «Сатурн-М» для проверки непо­средственно от сети 380 В постоянно подключенного к сети (АВ1) и подключаемого на время проверки (АВ2) автоматического выключа­теля. Тумблер «Останов.» должен быть в положении «Внутр.».

4.Подключить сетевую вилку к розетке 220 В, 50 Гц.

5.Включить тумблер питания устройства. При этом должны пройти начальные тесты. Состояние «0000» и включенные светодиоды «Тепл.», «2500», «Ввод», «Ток» соответствуют готовности к рабо­те.

б.Подать входное напряжение, при этом должен загореться светодиод «U вход».

1.Устройство имеет 4 режима работы:

— проверка тепловых расцепителей тока и РЗ с выдержкой вре­мени:

— проверка электромагнитных расцепителей и РЗ без выдержки времени:

— ручной режим проверки,

— непрерывный режим в качестве тиристорного регулятора мощности.

Выбор режима осуществляется кнопкой «Режим» путем их по­следовательного циклического перебора с индикацией включенного режима.

2.Устройство имеет 4 предела измерения действующего значе­ния тока: 25 А, 250 А, 2500 А и работа с внешним измерительным трансформатором тока — ТТ, кА.

Выбор предела осуществляется кнопкой «Предел» аналогично кнопке «Режим».

З.Для ввода любого из пяти параметров необходимо выбрать режим «Ввод», нажать кнопку соответствующего параметра и затем ввести его числовое значение.

При этом первая цифра появится в правой позиции индикатора, а при вводе следующей цифры сдвигается на одну позицию влево. Соответственно, при вводе пятой цифры первая пропадает, что по­зволяет исправлять ошибки ввода параметров.

Ввод параметров можно производить в любой последователь­ности.

4.В устройстве предусмотрен ввод следующих параметров:

— «Ток А» — предельное эффективное значение тока для провер­ки тепловой и электромагнитной отсечки автоматов;

— «Длит. с » — предельная длительность вьючения тиристоров при автоматической и ручной проверке;

— «Ток ТТ кА» — значение первичного тока применяемого внешне­го измерительного трансформатора тока для последующего автома­тического пересчета результата при выводе на индикатор;

— «Откр. %° — угол открытия тиристоров, задаваемый в ручном и непрерывном режимах;

— «Шаг откр. %» — ступень роста угла открытия тиристоров для автоматических режимов работы.

5.По включению питания производится автоматический ввод наиболее оптимальных значений параметров:

В случае необходимости они заменяются оператором другими.

6.При работе с параметрами предусмотрено два режима рабо­ты — ввод и просмотр результата, выбираемые либо вручную, либо автоматически.

В режиме «Ввод» можно присваивать всем параметрам любые значения.

В режиме «Результат» можно только просматривать значение соответствующего параметра без возможности его изменения.

При этом имеются следующие особенности:

— параметры «Ток» и «Длит.» в режиме «Результат» являются ре­зультатом измерения и могут отличаться от своих значений в режи­ме «Ввод»‘

— параметры «Ток ТТ и «Шаг» могут только вводиться операто­ром и никогда сами не изменяются в любых режимах работы;

— параметр «Откр.» может вводиться оператором в режиме «Ввод», но может и изменяться при автоматических режимах работы, так как ему присваивается значение текущего угла открытия тиристоров при наборе заданного значения тока. В режиме «Ввод» и «Результат» высвечивается одинаковое значение угла открытия. При автоматических режимах работы можно для справки посмотреть угол открытия тиристоров после окончания режима «Пуск». Если при этом перейти в ручной режим, то угол открытия останется от предыдущего автоматического режима.

7.В устройстве предусмотрены следующие ограничения при вводе параметров;

-длительность тока 0,01. 99,99 с:

-задаваемое значение тока при 25 А, 250 А, 2500 А,

автоматических режимах проверки 99,99.кА;

-задаваемый угол открытия тиристоров 0. 100%;

-задаваемый шаг угла открытия тиристоров 1. 10%.

8.В случае неправильного задания параметров по нажатию кнопки «Пуск» индикатор будет мигать, показывая неправильно вве­денный параметр.

В случае задания значения тока на одном пределе, при перехо­де на другой число будет смещаться, и, если левая цифра выйдет за границу индикатора, то он будет мигать. При этом ввод первой же цифры сразу отменит ранее введенное значение.

В случае просмотра результата измеренного тока переключе­ние пределов аналогично смещает выводимое на индикатор число вместе с запятой. При выходе левой значащей цифры за границу индикатора также будет его мигание.

9.Работа с нагрузочным трансформатором требует примене­ния внешнего сигнала «Останов.» для фиксирования времени отклю­чения автомата.

При испытании обычных автоматов используются свободные контакты одного из размыкателей, которые будут разомкнуты при срабатывании аппарата. Их подключают к клеммам «Останов.» уст­ройства и переводят тумблер в положение «Внешн»

В других случаях при использовании нормально разомкнутых контактов проверяемого аппарата, тумблер устанавливают в поло­жение «Внутр.».

10.Если при включении питания на индикаторе высвечивается число с символом t в левой позиции, то работа с устройством не

возможна. Диагностика неисправностей приведена в Приложении 1 описания устройства.

ПРОВЕРКА ТЕПЛОВОГО РАСЦЕПИТЕЛЯ И РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ С ВЫДЕРЖКОЙ ВРЕМЕНИ

1.Выбрать предел измерения и ввести значение проверочного тока.

2.Ввести длительность протекания тока на 30 — 50 % больше ожидаемого времени срабатывания аппарата.

З.Ввести шаг угла открытия тиристоров (типичное значение 2%).

4.Нажать кнопку «Пуск».

Периодически в течение 0,5 с на индикаторе будет высвечи­ваться измеренное за 0,02 с значение тока до достижения им задан­ного, а затем будет работать секундомер до истечения заданной длительности.

В случае отключения автомата на индикаторе останется время отключения, а измеренное значение тока можно посмотреть, нажав кнопку «Ток» в режиме «Результат».

В случае перегрузки входных цепей предел автоматически пе­реключится на более грубый.

В любой момент можно прервать процесс измерения, нажав кнопку «Стоп».

При достижении угла открытия, равного 100%, процесс набора тока прекратится, так и не достигнув заданного значения. Необходи­мо перейти на схему измерения по рис. 2 с нагрузочным трансфор­матором тока.

Рис. 2. Применение устройства «Сатурн-М» для проверки авто­матических выключателей с нагрузочным трансформатором и оста­новом секундомера от резервных контактов АВ2 при использовании встроенного (а) и внешнего (б) трансформаторов тока. Тумблер «Останов.» должен быть в положении «Внешн.». Резистор R=50-100 0м, 500 -150 Вт.

ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РАСЦЕПИТЕЛЯ И ТОКОВОЙ ОТСЕЧКИ

1.Выбрать предел измерения и ввести значение тока через ав­томат на 20-30% больше ожидаемого тока отсечки.

2.Ввести длительность проверочного импульса тока (типичное значение — 0,02 с).

З.Ввести шаг угла открытия тиристоров (типичное значение 2 %).

4. Нажать кнопку «Пуск».

Периодически в течение 0,5 с на индикаторе будет высвечи­ваться измеренное на заданную длительность значение тока, сопро­вождаемое включением светодиодов «Ток», «Результат», пока оно не достигнет заданного значения тока.

В случае отключения автомата на индикаторе останется время отключения, а измеренное значение тока можно посмотреть, нажав кнопку «Ток» в режиме «Результат».

Можно установить ручной режим проверки.

1.Ввести длительность протекания тока.

2.Ввести желаемый угол открытия тока.

3.Выбрать ожидаемый предел измерения тока.

4. Нажать кнопку «Пуск».

На индикаторе будет работать секундомер до истечения за­данного времени или до отключения автомата.

Измеренное значение тока можно посмотреть, нажав кнопку «Ток» в режиме «Результат»

Если предел измерения выбран неправильно, то при перегрузке входных цепей устройства индикатор будет мигать, высвечивая не­корректно измеренное значение тока, требуя перевода на более гру­бый предел. Можно установить непрерывный режим работы.

1.Ввести желаемый угол открытия тиристоров.

2.Нажать кнопку «Пуск».

На индикаторе будут высвечиваться минуты, секунды до оста­новки по кнопке «Стоп» или при срабатывании подключенного авто­мата.

Предел автоматически установится на 2500 А. Для работы с внешним трансформатором тока:

1.Подключить вторичную обмотку трансформатора тока к клеммам «12=5 А» устройства.

2. Выбрать предел «ТТ, кА».

3.Ввести значение первичного тока применяемого ТТ. При этом все дальнейшие показания тока будут пересчитаны и отображаться на индикаторе в кА.

УКАЗАНИЕ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ

1.При работе с устройством «Сатурн-М», «Сатурн-MI» необхо­димо строго соблюдать общие требования техники безопасности, распространяющиеся на устройства релейной защиты и автоматики энергосистем.

2.К эксплуатации допускаются лица, изучившие настоящую ме­тодику, инструкцию по эксплуатации и прошедшие проверку знаний правил техники безопасности и эксплуатации электроустановок электрических станций и подстанций.

3.Подключение входных клемм устройства к токоведущим це­пям должно производиться после проверки отсутствия напряжения.

4.При проверке автоматических выключателей непосредствен­но от сети 380 В подключение входных клемм должно производиться через автоматический выключатель с уставками большими, чем у проверяемого.

5.Рекомендуется входное напряжение подавать после включе­ния питания устройства, а снимать -до его выключения.

б.Соединительные провода надо сначала подключать к уст­ройству, а затем уже к токоведущим цепям.

7.На все время измерения входные клеммы устройства должны быть закрыты изоляционной крышкой.

8.Перед работой с устройством клемму «Корпус» устройства «Сатурн-М» необходимо соединить с контуром заземления.

9.При работе необходимо следить за допустимой длитель­ностью протекания тока через тиристоры для предотвращения пробоя тиристоров:

З. Определение погрешности измерения

Абсолютная погрешность измерения времени отключения ап­парата защиты определяется выражением:

Dt, с = 0,01 Т_изм + 0,01,

где Т_изм — измеренное значение времени отключения.

Относительная погрешность измерения эффективного значе­ния тока 8 %.

4. Безопасные приемы работы.

К работе с устройством «Сатурн-М» по проверке автоматиче­ских выключателей допускаются лица электротехнического персона­ла, не моложе 18лет, обученные и аттестованные по знаниям ПТБ, методик измерений, обеспеченные спецодеждой, инструмен­том, индивидуальными средствами защиты.

Измерения производятся по распоряжению (заданию) группой из 2-х специалистов с квалификационной группой III.

Щуп измерительного прибора должен быть оборудован изоли­рующей ручкой. Изоляция проводов прибора должна быть не менее 1 Мом. Молоток, кувалда должны быть надежно закреплены на руч­ках, осмотрены перед применением.

При наличии напряжения на электроустановке согласно ПТБ должны выполняться организационные и технические мероприятия.

Проверка условий срабатывания защитного аппарата

В электрических сетях напряжением до 1000 в с глухим заземлением нейтрали должно быть обеспечено надежное отключение защитным аппаратом однофазного к. з. Это диктуется требованиями техники безопасности.

Расчетными точками для определения величины тока к. з. являются наиболее удаленные (в электрическом смысле) точки сети, так как именно этим точкам соответствует наименьшее значение тока однофазного к. з.

Величина однофазного тока к. з. может быть определена по приближенной формуле

где Uф — фазное напряжение сети, в;

Zт — полное сопротивление понижающего трансформатора току замыкания на корпус, ом;

Zп — полное сопротивление петли фаза — нуль линии до наиболее удаленной точки сети, ом.

Расчетные значения полных сопротивлений понижающих трансформаторов при однофазных замыканиях приведены в табл. 7-1.

Для трансформаторов мощностью более 630 ква при определении тока к. з. можно принять:

Полное сопротивление петли проводов или жил кабеля линии определяется по формуле

где Rп — активное сопротивление фазного (Rф) и нулевого (Ro) проводов, ом;

Хп- индуктивное сопротивление петли проводов или жил кабеля, ом.

Активные сопротивления проводов из цветных металлов определяются по табл. 5-1. Средние значения индуктивных сопротивлений петель проводов или жил кабелей из цветных металлов на 1 км линии даны в табл. 7-2.

Для стальных проводов индуктивное сопротивление петли проводов определяется по формуле

где Х’п- внешнее индуктивное сопротивление петли из прямого и обратного проводов, равное для воздушной линии напряжением до 1000в 0,6 ом/км; Х»п.п и Х»п.о — внутренние индуктивные сопротивления соответственно прямого и обратного проводов линии, ом/км.

Значения полных сопротивлений петель для проводов и жил кабелей из цветных металлов на 1 км линии даны в табл. 7-3. В табл. 7-6 указаны сопротивления петли «фаза трехжильного кабеля — стальная полоса» для небронированных кабелей.

Таблица 7-1 Расчетные сопротивления трансформаторов при однофазном к. з. на стороне 400/230 в

Номинальная мощность, ква

Полное сопротивление Zт, ом

Примечания: Для понижающих трансформаторов с напряжением вторичных обмоток 230/133в значения сопротивлений в 3 раза меньше указанных в табл. 7-1.

Условные обозначения схем соединений трансформаторов:

У — звезда; Ун — звезда с выведенной нулевой точкой; Д — треугольник.

Таблица 7-2 Средние значения индуктивных сопротивлений петли прямого и обратного проводов или жил кабеля, выполненного из цветных металлов ом/км

Кабель до 1 кв или провода, проложенные в трубах

Изолированные провода на роликах

Провода на изоляторах внутри помещений или по наружным стенам здания

Воздушные линии низкого напряжения

Таблица 7-3 Полные сопротивления петли прямого и обратного провода линии или жил кабеля, ом/км

Сечение провода, мм.кв

Кабель и провода в трубах

Провода на роликах и изоляторах

Провода воздушных линий

Таблица 7-6 Полные сопротивления петли «фаза трех жильного кабеля — стальная полоса», ом/км

Сечение кабеля, мм.кв

Ток и материал жил кабеля

Размеры стальной полосы, мм

Ток срабатывания максимального расцепителя автомата, а

плавкой вставки безынарционного предохранителя, а

Материал жил кабеля:

Полное сопротивление петли, ом/км

Примечание: Сопротивление петли «фаза кабеля -стальная полоса» не остается постоянным для указанных в таблице значений тока, так как сопротивление стальной полосы зависит от тока. Для промежуточных значений тока величина сопротивления определяется интерполяцией

Надежное отключение защитным аппаратом однофазного к. з. будет обеспечено при условии выполнения соотношения

где К31 — допустимая кратность минимального тока к. з. по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя или току срабатывания, или номинальному току максимального расцепителя автомата I3;

Iк-наименьшая величина однофазного тока к. з., определяемая по формуле (7-1),а.

Допустимая кратность минимального тока к. з. должна быть не менее 3 по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя и номинальному току расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику, и не менее 1,1 Кр по отношению к току срабатывания автоматического выключателя, имеющего только электромагнитный расцепитель (Кр — коэффициент, учитывающий разброс характеристик расцепителя по данным завода).

Для сетей, прокладываемых во взрывоопасных помещениях, допустимые кратности тока к. з. увеличиваются до значения 4 по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя и 6 по отношению к номинальному току расрасцепителя автоматического выключателя с обратно зависимой от тока характеристикой.

Для сетей, защищаемых только от токов к. з., в необходимых случаях (например, для отстройки от токов самозапуска двигателей) допускается завышение токов плавких вставок предохранителей и уставок расцепителей автоматов, но при этом кратность тока к. з. должна иметь значение не менее 5 по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя и не менее 1,5 по отношению к току срабатывания электромагнитного расцепителя автомата.

Значения допустимой кратности тока к. з. для различных условий прокладки сети приведены в табл. 7-8.

Таблица 7-8 Значения допустимой минимальной кратности тока к. з. по отношению к току защитного аппарата

Допустимая кратность тока к. з. по отношению

к номинальному току плавкой вставки предохранителя

к току уставки срабатывания автоматического выключателя, имеющего только электромагнитный

к номинальному току расцепителя

автоматического выключателя с обратно зависимой от тока характеристикой

Сеть проложена в невзрывоопасном помещении при условии выполнения требований табл. 4-50

Сеть проложена в не взрывоопасном помещении при условии, что требования табл. 4-50 не выполняются

Сеть проложена во взрывоопасном помещении

Примечания: Кр — коэффициент, учитывающий разброс характеристик автоматических выключателей с электромагнитным расцепителем. При отсутствии данных завода о гарантируемой точности уставки тока срабатывания автоматического выключателя с электромагнитным расцепителем (отсечка) допускается принимать значение коэффициента Кр для автоматических выключателей на номинальный ток до 100 а равным 1,4, выше 100 а — равным 1,25. При затруднении в выполнении требований, указанных в табл. 7-8, допускается применение быстродействующей защиты от замыкания на землю.

На рис. 7-1 представлена схема четырехпроводной воздушной линии, выполненной алюминиевыми проводами и получающей питание от шин распределительного щита 380/220 в. Нейтраль системы глухо заземлена. Сечения проводов и длины участков линии указаны на рис. 7-1.

Пренебрегая сопротивлением внешней сети до шин щита и сопротивлением трансформатора, проверить действие защитных аппаратов при однофазном к. з. в наиболее удаленных точках линии для следующих вариантов:

1. Линия защищена предохранителями с плавкими вставками на номинальный ток 80 а.

2. Линия защищена автоматическим выключателем типа А 3124 с комбинированными расцепителями на номинальный ток 100 а.

3. Линия защищена автоматическим выключателем типа А 3124 с электромагнитными расцепителями с уставкой тока срабатывания 600 а .

Рис. 7-1. Схема к примеру

Соображения, по которым выбран тот или иной аппарат защиты, здесь не рассматриваются. Пример имеет ограниченную цель — показать типичные случаи проверки защитного отключения при однофазном к. з.

Условие срабатывания аппаратов защиты проверяем по формуле (7-5). Определяем сопротивления петли фазного и нулевого проводов линии при однофазном к. з. в такой точке, для которой значение сопротивления будет наибольшим. По табл. 7-.3 находим значения удельных сопротивлений петли «фаза — нуль» для сечений участков линии:

3 X 70+1 X 35 Zn=1,53 ом/км;

3 X 35+1 X 16 Zn=3,0 ом/км;

3 X 16+1 X 16 Zn=4,03 ом/км;

Определяем, какая из точек Д или Е является расчетной. Сопротивление петли между точками Г и Д

4,03 X 0,08=0,323 ом;

сопротивление петли между точками Г и Е

Расчетной оказывается точка Е. Полное сопротивление петли «фаза — нуль» между точками А и Е составляет:

Zn= 1,53(0,07+0,08) +0,39 = 0,62 ом.

Номинальное фазное напряжение

Определяем величину однофазного тока при к. з. в наиболее удаленной точке Е сети (по условию примера следует принять Zт= 0):

Проверяем выполнение условия (7-5) для всех трех вариантов защиты линии.

Допустимая минимальная кратность тока к. з. по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя согласно табл. 7-8 равна:

Отсюда: 3х80=240 а

Таким образом, надежное действие защищающих линию предохранителей обеспечивается.

Допустимая кратность тока к. з. по отношению к тепловому элементу комбинированного расцепителя, имеющему обратно зависящую от тока характеристику, равна:

Отсюда соотношение (7-5)

По данным завода гарантируемая точность уставки для автоматических выключателей типа А 3124 составляет ±15%. Приняв в соответствии с указанием табл. 7-8 коэффициент запаса равным 1,1, получим:

1,27х600=760 а>355 а.

Надежность действия автоматического выключателя при к. з. в точке Е не обеспечивается.

В системе с глухо заземленной нейтралью при напряжении 380/220 в линия защищается предохранителями с плавкими вставками на номинальный ток 100 а. Полагая Zт = 0, определить наибольшую длину линии, при которой будет обеспечиваться надежное перегорание предохранителей при однофазном к. з. в конце линии для следующих вариантов выполнения линии:

1. Воздушная линия с алюминиевыми проводами сечением 3 X 50+1 X 25 мм.кв.

2. Трехжильный кабель с алюминиевыми жилами сечением 3X50 мм.кв в алюминиевой оболочке, используемой в качестве заземляющего провода.

3. Трехжильный небронированный кабель с алюминиевыми жилами сечением 3 X 50 мм.кв с заземляющей шиной в виде стальной полосы сечением 50 X 4 мм.

По табл. 7-8 определяем минимально допустимую кратность тока к. з.:

Наименьшая допустимая величина однофазного тока к. з.

Учитывая, что по условию примера Zт = 0, находим по формуле (7-1) наибольшее допустимое сопротивление «фаза — нуль» линии:

Определяем удельное сопротивление 1 км петли «фаза — нуль»: для варианта 1 по табл. 7-3

для варианта 3 по табл. 7-6

Наибольшие допустимые длины линии будут равны:

Наибольшая длина линии обеспечивается применением кабеля с использованием алюминиевой оболочки в качестве заземляющего (нулевого) провода.

Методика проверки срабатывания защиты в электроустановках до 1000 В с глухозаземленной нейтралью

Данная методика предназначена для производства измерений полного сопротивления петли «фаза-нуль» при сертификационных испытаниях электроустановок зданий с целью срабатывания автоматического отключения питания при повреждении изоляции для предотвращения появления напряжения прикосновения в соответствии с нормами п. 1.8.36.4 ПУЭ, п. 413 ГОСТ Р 5057.3-94, п.26.4. приложения 1 ПЭЭП.

Защитное устройство, предназначенное для автоматического отключения питания цепи или электрооборудования, должно обеспечивать защиту от косвенного прикосновения при замыкании токо-ведущей части на открытую проводящую часть или защитный проводник цепи или электрооборудо-вания таким образом, что время отключения питания должно обеспечивать электробезопасность че-ловека при одновременном прикосновении к проводящим частям, также в случае возможного пре-вышения значений напряжения прикосновения 50 В переменного тока (действующее значение) и 120 В выпрямительного тока.

Время отключения, независимо от значения напряжения прикосновения, для распределительных цепей не должно превышать 5 с. Наибольшее время отключения для системы TN с номинальным напряжением 230 В не должно превышать 0,4 с. (табл. 41 А ГОСТ Р 50571.3-94). Полное сопротивление петли «фаза-нуль» должно удовлетворять условию

Zs — полное сопротивление петли «фаза-нуль»;

Uн — номинальное напряжением между фазой и землей;

Iк — номинальный ток к.з., вызывающий срабатывание защитного устройства за врем по табл. 41 А ГОСТ Р 50571.3-94.

В полное сопротивление петли «фаза-нуль» входят сопротивления;

— обмотки силового трансформатора;

— нулевого рабочего провода;

— пускателей и т.д.

Целью измерения полного сопротивления петли «фаза-нуль» является определение величины тока к.з. цепи. Этот ток должен иметь определенную кратность по отношению к номинальному току плавкой вставки, предохранителя или электромагнитного расцепителя автоматического выключа-теля, согласно п.п.1.7.79 и 7.3.139 ПУЭ.

Таблица 2.1 (п.п.1.7.79 и 7.3.139 ПУЭ)

№	Способ защиты электрооборудования от однофазных замыканий	Кратность тока однофазного замыкания на землю относительно уставки защиты
		Невзрывоопасном	Взрывоопасном
1	Плавкий предохранитель	3	4
2	Автоматический выключатель с обратно зависимой от тока характеристикой (тепловой расцепитель)	3	6
3	Автоматический выключатель с электромагнитным расцепителем, если известен коэффициент разброса уставки Кр (по данным завода)	1,1 Кр	1,1 Кр
4	То же при отсутствии заводских данных по Кр при J ном. уставки до 100А	1,4	1,4
5	То же при отсутствии заводских данных по Кр при J ном. уставки более 100А	1,25	1,25

Согласно изменениям главы 7.1 п. 7.1.33 ПУЭ, утвержденных Минтопэнерго 18.02.94 г, сечение нулевых рабочих и нулевых защитных проводников в трехпроводных линиях должны быть не менее сечения фазных проводников. Нулевые рабочие и нулевые защитные проводники должны соответ-ствовать требованиям главы 1.7 ПУЭ.

Не допускается использовать в качестве нулевых защитных проводников нулевые рабочие провод-ники, идущие к переносным электроприемникам однофазного и постоянного тока. Для зануления таких проводников не должно быть разъединяющих приспособлений и предохранителей. Однополюс-ные выключатели следует устанавливать в фазных проводниках, а не в нулевом рабочем проводни-ке.

Подробно требованиям к нулевым защитным проводникам изложены в ПУЭ в гл. 1.7. п.п. 1.7.73-1.7.94.

2. Способы проверки обеспечения срабатывания защиты при однофазных к.з. на корпус

В настоящее время на практике наиболее распространенными являются следующие три способа:

• 1-й способ — измерение полного сопротивления «фаза-нуль» с помощью амперметра и вольт-метра с последующим расчетом величины тока однофазного к.з. и кратности его относительно номинальных уставок защиты;

• 2-й способ — измерение полного сопротивления «фаза-нуль» с помощью прибора М417;

• 3-й способ — непосредственное измерение тока к.з. с помощью приборов Щ411бО или ЭК-0200.

Измерение полного сопротивления «фаза-нуль» с помощью амперметра и вольтметра.

1-й способ наиболее трудоемкий, но позволяет выполнять измерения при отсутствии напря-жения на электроустановке, при питании приборов от временного источника.

Измерение ведется при отключенном электрооборудовании по схеме 2 Л или рис. 2.2.

Ток в петлю «фаза-нуль» подается от сварочного, котельного или нагрузочного трансформатора, подключаемого к ближайшему источнику питания.

Ток в измеряемой цепи должен быть не менее 10. А Для создания цепи фазный провод в конце измеряемого участка присоединяется к корпусу испытуемого оборудования.

а) Сопротивление петли «фаза-нуль» при измерении по схеме рис. 2.1 определяется по форму-ле

Для определения полного сопротивления пели «фаза-нуль» с учетом силового трансформато-ра нужно полученное значение арифметически сложить с расчетным значением полного сопро-тивления одной фазы трансформатора

Полное сопротивление пели «фаза-нуль» определяется из выражения

а возможный ток однофазного к.з. по формуле

I(1)КЗ = UФ/( ZП – (ZТ/3))

где UФ — фазное напряжение, В;

ZТ – полное сопротивление трансформатора.

Расчетные данные значений ZТ приведены в таблице 2.2.

Мощность трансформатора кВа	Первичное напряжение кВ	Схема соединения — обмоток	Полное сопротивление трансформатора zt 230/400 В, Ом
1	2	3	4
25	6-10	Y/Yo	3,110
40	6-10	Y/Yo	1,949
63	6-10	Y/Yo	1,237
100	6-10	Y/Yo	0,779
160	6-10	Y/Yo	0,487
250	6-10	A/Yo	0,312
“-“	6-10	Y/Yo »	0,106
“-“	20-35	Y/Yo	0,305
400	6-10	Л/Yo	0,195
“-“	6-10	Y/Yo	0,066
630	6-10	Y/Yo •	0,129
1000	6-10	Y/Yo	0,081
“-“	6-10	A/Yo	0,026

б) При измерении по схеме рис. 2.2. обмотка силового трансформатора в процессе измерения не участвует и ее сопротивление должно учитываться в расчете по данным табл. 2.2.

Нагрузочный трансформатор подключается к фазной шине за ближайшим разъединяющим аппа-ратом. Измерение падения напряжения производится непосредственно на концах петли «фаза-нуль».

Расчеты выполняются по тем же выражениям, что и в первом случае.

Измерение сопротивления петли «фаза-нуль» прибором М417.

1. Принцип работы прибора.

Прибор М417 предназначен для измерения полного сопротивления петли «фаза-нуль» в сетях переменного тока промышленной частоты напряжением 380 В без испытуемого объекта.

Работа прибора основана на измерении падения напряжения на встроенном в прибор нагрузочном резисторе, включаемом при измерении в контролируемую сеть. Падение напряжения на резисторе зависит от значения полного сопротивления петли «фаза-нуль» (с учетом сопротивления обмоток трансформатора), что позволяет проградуировать шкалу измерительного прибора в Омах.

Диапазон измерения прибора 0,1-2,0 Ом, основная погрешность ±10% от длины рабочей части шкалы.

Схема измерения сопротивления петли «фаза-нуль» прибором М417 представлена на рис. 2.3.

2. Порядок измерений.

Прибор устанавливают в горизонтальное положение, ручку «Калибровка» ставят в левое крайнее положение. Зажим К2 прибора присоединяют к корпусу испытуемого электроприемника, затем за-жим К1 — к фазному питающему приводу. При этом должна загораться сигнальная лампа, показы-вающая отсутствия обрыва «нуля».

При загорании сигнальной лампы нажимают кнопку «Проверка калибровки» и ручкой «Калибровка» устанавливают стрелку прибора на нуль (этим фиксируется значение фазного напряжения перед измерением).

Отпустив кнопку «Проверка калибровка», нажимают кнопку «Измерение» и отсчитывают показания по шкале прибора.

Загорание второй сигнальной лампы при нажатой кнопке «Измерение» свидетельствует о том, что сопротивление измеряемой цепи превышает 2 Ом.

Схема прибора обеспечивает размыкание измерительной цепи прибора в те¬чение 0,3 с. при появ-лении на корпусе измеряемого объекта опасного напряжения, превышающего 36В, что может иметь место при сопротивлении петли «фаза-нуль» больше 20 Ом.

3. Меры предосторожности при работе с прибором. а) при работе с прибором М417 необходимо соблюдать меры безопасности как при производстве работ в действующих электроустановках;

б) работать с прибором должны не менее двух человек. Прибор присоединяется при снятом на-пряжении контролируемой сети;

в) если по условиям эксплуатации невозможно отключить питающее напряжение, допускается подключение прибора без снятия напряжения. В этом случае прибор необходимо одним зажимом надежно соединить с корпусом контролируемого объекта, после чего второй зажим прибора под-ключить к фазному проводу с помощью зажима типа «крокодил». Подсоединение необходимо про-изводить в диэлектрических перчатках.

Измерение однофазного к.з. прибором Щ 41160.

1. Назначение прибора.

Измеритель тока к.з. цифровой Щ41160 предназначен для измерения тока однофазного к-.з. петли «фаза-нуль» в сетях переменного тока 380/220 В частотой 50 ГЦ с глухозаземленной нейтралью пи-тающего трансформатора и углом сдвига фаз 30° ± 25°

2. Устройство и работа прибора.

Измеритель Щ41160 состоит из семи функциональных блоков: питания (БП), защиты (БЗ), управ-ления (БУ), управление тиристором (БУТ), ложки (БЛ), аналого-цифрового преобразователя (АЦП), индикации (БИ).

В основу работы прибора положено измерение реального тока к.з. с ограни¬чением времени протекания тока к.з. длительностью не более 10 мс. Однофазное к.з. создается через тиристор и шунт. Время протекания тока определяется временем открытого состояния тиристора.

Для устранения влияния периоди¬ческой составляющей тока к.з. измерение проводится в два так-та. Во время первого такта измеряется угол сдвига установившегося значения тока по от¬ношению к напряжению, а затем производится повторное к.з. в момент, соответствующий измеренному углу сдвига.

Измеритель выполнен в виде переносного прибора.

Органы управления и индикации выведены на лицевую панель. На задней панели прибора распо-ложены три зажима для подключения измерителя к объекту измерения, разъем для метрологиче-ской поверки, предохранитель 0,25 А, зажим для заземления измерителя и отсек батарейного пита-ния.

Диапазон измерений тока к.з. от 10 до 1000 А.

Питание измерителя — от сети переменного тока напряжением 220 В.

Потребляемая мощность не более 20 Вт.

Габаритные размеры 335х305х140 мм. Вес 6,8 кг.

3. Меры безопасности.

При эксплуатации измерителя необходимо руководствоваться правилами безопасности как при производстве работ в действующих электроустановках.

Электрическая схема прибора Щ41160 имеет защитное устройство, отключающее его в случае об-рыва зануляющих проводников. Все элементы схемы прибора заключены в кожух, предотвращаю-щий возможность прикосновения к частям, находящимся под напряжением.

Подключение блока короткозамыкателя к токоведущим частям электросети должно производиться не менее чем двумя лицами, одно из которых выполняет функции наблюдающего.

4. Подготовка к работе и порядок работы.

а) Подключить соединительные провода к измерителю согласно нанесенной на них маркировке.

В случае, когда порядок тока к.з. петли «фаза-нуль» неизвестен, измерения необходимо начинать с ограничивающим резистором, т.е. соединительный провод «фаза» подключить к зажиму « огран».

б) Подключить соединительные провода к объекту измерения, соблюдая маркировку. Перед нача-лом измерений еще раз проверить надежность и правильность присоединения проводов к измери-телю и объекту.

в) Нажать на кнопку «ПТН» (питание). Загорание индикации (должны высвечиваться нули) свиде-тельствует о том, что измеритель исправен и готов к работе.

г) Нажать на кнопку «ИЗМ» (измерение). В процессе измерения индикация гаснет, а затем высвечи-вается результат измерения.

Примечание: на время измерения в течение 5 с. возможно подсвечивание индикаторов, которое не отражается на результатах измерения.

д) Если результат измерения тока к.з. с ограничивающим резистором превышает 535 А, то ориенти-ровочное значение тока к.з. определяется по формуле

IКЗ = 220/((220/IИЗМ) – 0.3)

IИЗМ — показания прибора

IКЗ – ориентировочное значение тока к.з. в А.

Следует учитывать, что наиболее достоверный результат, определенный поданной формуле, бу-дет для цепей с минимальной индуктивностью.

Категорически запрещается производить измерения без ограничивающего резистора, если резуль-тат измерения с резистором превышает 535 А, т.к. это может привести к выходу из строя прибора.

с) Если результат измерения тока к.з. с ограничивающим резистором не превышает 535 А, то изме-рение необходимо повторить без ограничивающего резистора, отключив соединительный провод от зажима «Фаза ч орган» и подключив его к зажиму «Фаза». При этом следует иметь ввиду, что предел допускаемой погрешности не нормируется.

ж) Если при измерении тока к.з. происходит отключение сети (срабатывает защита) и не удается зафиксировать результат, то измерение необходимо повторить в следующей последовательности:

— соблюдая полярность, установить в отсек питания 6 элементов № 316 «Уран»;

— включить сеть (автомат защиты),

— включить кнопку «НТП» (питание);

— включить кнопку «ГТМТ» (память), переводя измеритель в режим запоминания результата измерения;

— произвести измерение, нажав кнопку «ИЗМ»;

— повторно включить сеть, если произошло отключение измерителя от сети,

— кнопку «ПМТ», отжать и через 10 — 15 с нажать на отсчетном устройстве должен высве-титься результат предыдущего измерения;

— после окончания измерения для предотвращения разряда батарей кнопку «ПМТ» отжать.

Примечание: При отключении прибора от сети индикаторы не светятся. Повторное включение производить не ранее чем через 15 мин

2.4. Определение погрешности измерения

Замеренное прибором значение всегда отличается от его действительного значения, т.е. всегда есть погрешность измерений.

Степень приближения измеренного значения к действительному характеризует относительная погреш-ность, определяемая выражением

YHB = Yд х (AНВ/ А)

YHB- наибольшая возможная относительная погрешность измерений;

Yд- класс точности прибора — допустимое значение приведенной погрешности;

AНВ- верхний предел измерения прибора;

А- замеренная величина.

При измерении нескольких величин, например при методе «амперметр — вольтметр», наибольшая возможная относительная погрешность при отклонении прибора от рабочего горизонтального дви-жения в пределах 10° учитывается в величине наибольшей относительной погрешности измерения YHB, т.е. погрешность измерения удваивается.

Основная погрешность приборов М417 и Щ41160 определяется выражением

YHB = ±[ 10 +(( IK/ Iизм)-1) ]

IK — конечное значение диапазона измерения. А;

Iизм — измеренное значения тока, А.

НТД и техническая литература:

• Межотраслевые правила по охране труда (ПБ) при эксплуатации электроустановок.

• ПОТ Р М — 016 — 2001. — М.: 2001.

• Правила устройства электроустановок Глава 1.8 Нормы приемосдаточных испытаний Седьмое издание

• Объем и нормы испытаний электрооборудования. Издание шестое с изменениями и допол-нениями — М.:НЦ ЭНАС, 2004.

• Наладка и испытания электрооборудования станций и подстанций/ под ред. Мусаэляна Э.С. -М.:Энергия, 1979.

• Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования. — М.: ОРГ-РЭС, 1997.

Источник https://prokapitalinvest.ru/avtomaticheskie-linii/proverka-na-avtomaticheskoe-otkljuchenie-linij/

Источник https://www.ess-ltd.ru/elektro/proverka-uslovi-srabatjvaniya.php

Источник https://www.etlpro.ru/metodiki-ispitanii/metodika-proverki-srabatyivaniya-zashhityi-v-elektroustanovkah-do-1000-v-s-gluhozazemlennoy-neytralyu.html