И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ

Общие положения

Короткое замыкание (КЗ) относится к аварийным режимам и бывает одно-, двух- и трехфазным. Самым тяжелым является трехфазное КЗ, но оно возникает значительно реже, чем одно­фазное или двухфазное КЗ. Причинами КЗ являются:

— пробой изоляции;

— перекрытие изоляции;

— неправильная сборка схемы;

— ошибки обслуживающего персонала.

Токи КЗ, во много раз превышающие номинальные токи присоединенных электроприемников и допустимые токи про­водников, оказывают динамическое и термическое действие на токоведущие части, вызывая выход их из строя. Поэтому КЗ надо локализовать и быстро отключить поврежденный учас­ток сети.

Если КЗ являются аварийным режимом, то перегрузки от­носятся к анормальным режимам, так как сопровождаются прохождением по электрооборудованию и токоведущим про­водникам повышенных токов, вызывая ускоренное старение изоляции, что может привести к КЗ.

В качестве аппаратов защиты электросетей и электроуста­новок жилых и общественных зданий применяют автоматичес­кие выключатели или предохранители. Допускается при необхо­димости использование реле косвенного действия с целью обеспечения требований чувствительности, быстродействия или избирательности (селективности).

Если используется защита с помощью реле косвенного действия, то в зависимости от режима работы и условий эксплуатации электроустановки релейную защиту выполняют с дейс­твием на сигнал или на отключение [4].

С целью удешевления электроустановок вместо автомати­ческих выключателей и релейной защиты применяют плавкие предохранители, если они соответствуют следующим требова­ниям:

— могут быть выбраны по номинальным току и напряже­нию, номинальному току отключения и др.;

— обеспечивают требуемые избирательность и чувствитель­ность;

— не препятствуют применению автоматики (АПВ, АВР и т.п.).

Если релейная защита имеет цепи напряжения, то необходи­мо предусмотреть устройства, автоматически выводящие защиту из действия при отключении автоматических выключателей, пе­регорании предохранителей, а также устройства сигнализирую­щие о нарушении этих цепей.

Коэффициент чувствительности kч релейной защиты, оп­ределяемый для максимальных токовых защит по формуле:  , должен быть равен около 1,5 для основ­ных защит и около 1,2 для резервных. Здесь:  — ток трехфаз­ного КЗ; 0,87 — коэффициент перехода к двухфазному КЗ, т.е. ; Iс.з — ток срабатывания защиты.

Виды защиты

Электрические сети жилых и общественных зданий должны иметь защиту от токов КЗ, обеспечивающую наименьшее время отключения и требования избирательности действия. Защита должна отключать поврежденный участок при КЗ в конце защи­щаемой линии:

— одно-, двух- и трехфазных — в сетях с глухозаземленной нейтралью;

— двух- и трехфазных — в сетях с изолированной нейтралью.

Аппараты защиты выбирают и размещают таким образом, чтобы их срабатывание происходило с выдержкой времени, уве­личивающейся по мере их удаления в сторону источника питания. Этим обеспечивается избирательность действия защиты, которая не всегда может быть достигнута в сетях до 1 кВ при применении автоматических воздушных выключателей и пре­дохранителей. Последнее объясняется разбросом характеристик аппаратов защиты, особенно предохранителей.

Достоинствами плавких предохранителей являются просто­та устройства, относительно малая стоимость, быстрое отключе­ние цепи при КЗ (меньше одного периода), способность пре­дохранителей типа ПК ограничивать ток в цепи при КЗ.

К недостаткам плавких предохранителей относятся следую­щие: предохранители срабатывают при токе, значительно превы­шающем номинальный ток плавкой вставки, и поэтому избира­тельность отключения не обеспечивает безопасность отдельных участков сети; отключение сети плавкими предохранителями связано обычно с перенапряжением; возможно однофазное от­ключение и последующая анормальная работа установок; одноразовость срабатывания предохранителя и, как следствие, зна­чительное время на замену предохранителя [8].

Наиболее распространенными предохранителями, приме­няемыми для защиты установок напряжением до 1 кВ, являются:

ПР — предохранитель разборный;

НПН — предохранитель насыпной неразборный;

ПНР — предохранитель насыпной разборный.

Шкала номинальных токов предохранителей 15... 1000 А.

Для жилых и общественных зданий основной характерис­тикой защиты является быстрота действия.

Электрические сети внутри зданий, выполненные открыто проложенными проводниками с горючей наружной оболочкой или изоляцией, защищают от перегрузки. Кроме того, от пере­грузки защищают сети внутри зданий, а именно:

— осветительные сети жилых и общественных зданий, тор­говых помещений, включая сети для бытовых и переносных электроприемников (утюгов, чайников, комнатных холодильни­ков, стиральных машин и т.д.);

— силовые сети жилых и общественных зданий, торговых помещений только в случаях, когда по режиму работы сети мо­жет возникать длительная перегрузка проводников.

Обычно в жилых и общественных зданиях в силовых сетях таких режимов практически не существует, поэтому они защи­щаются только от КЗ. Исключение составляют электрические сети к лифтам, противопожарным устройствам и т.п., отно­сящиеся к 1-ой категории по надежности питания, при установ­ке устройств АВР (например, на ВРУ). Такие сети защищают и от перегрузки.

В электрических сетях, защищаемых от перегрузки, про­водники выбирают по расчетному току. В этом случае аппараты защиты должны иметь по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам, приведенным в таблицах гл. 1.3 ПУЭ, крат­ность не более [13]:

— 80 % для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только мак­симальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), — для проводников с поливинилхлоридной, резиновой или анало­гичной по тепловым характеристикам изоляцией;

— 100 % для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только мак­симальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), — для кабелей с бумажной изоляцией;

— 100 % для номинального тока расцепителя автоматичес­кого выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсеч­ки) — для проводников всех марок;

— 100 % для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока харак­теристикой — для проводников с поливинилхлоридной, резино­вой или аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией;

— 125 % для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока харак­теристикой — для кабелей с бумажной изоляцией и изоляцией из вулканизированного полиэтилена.

Силовые электроприемники (электродвигатели переменно­го тока) защищают от многофазных КЗ, в сетях с глухозаземленной нейтралью — также от однофазных КЗ. Кроме того, элект­родвигатели защищают от токов перегрузки (максимальная токовая защита), если она имеет место, и от понижения напря­жения (защита минимального напряжения).

Для защиты электродвигателей от КЗ применяют предохра­нители или автоматические воздушные выключатели. Для на­дежного отключения КЗ на зажимах электродвигателя с легкими условиями пуска отношение пускового тока электродвигателя к номинальному току плавкой вставки должно быть не более 2,5, а для электродвигателей с тяжелыми условиями пуска (частые пуски и т.п.) это отношение должно быть равным 2,0... 1,6.

Защита двигателей от КЗ может выполняться с помощью максимальных реле тока типа РЭВ (РЭВ-200, РЭВ-750 и др.) в виде токовой отсечки (ТО).

Автоматические выключатели являются более совершенны­ми аппаратами защиты по сравнению с предохранителями.

Автоматические воздушные выключатели могут снабжаться следующими встроенными в них расцепителями [4]:

1. электромагнитным или электронным максимального тока мгновенного или замедленного действия с практически не зави­сящей от тока скоростью срабатывания (защита от токов КЗ);

2. электротермическим или тепловым (обычно биметалли­ческим) или электронным инерционным максимального тока с зависимой от тока выдержкой времени (защита от токов пере­грузки);

3. минимального напряжения.

Тепловой расцепитель автоматического выключателя не защищает питающую линию или асинхронный двигатель от то­ков КЗ, так как тепловой расцепитель, обладая большой тепло­вой инерцией, не успевает нагреться за малое время существо­вания КЗ.

В зависимости от наличия механизмов, регулирующих вре­мя срабатывания расцепителей, автоматические выключатели разделяют на неселективные с временем срабатывания 0,02...0,1 с; селективные с регулируемой выдержкой времени; токоограничивающие с временем срабатывания не более 0,005 с.

Расцепители максимального тока устанавливают во всех фазах, остальные — по одному на выключатель. В одном выклю­чателе обычно применяют токовые расцепители и расцепитель минимального напряжения. Выбор номинального тока или ус­тавки расщепителей максимального тока аналогичен выбору но­минального тока плавких вставок предохранителей.

Основные преимущества автоматических выключателей за­ключаются в следующем [9]:

1. отключают все три фазы при КЗ или перегрузке, тем са­мым исключается работа электроустановок в неполнофазных режимах;

2. готовы к работе вскоре после срабатывания;

3. имеют более точные времятоковые характеристики;

4. совмещают функции защиты и коммутации.