Реферат - Координація захистів на низькій напрузі шляхом використання автоматичних розрахункових пакетів - Переломів Іван Андрійович

1. Реферат за темою випускної роботи
2. 1. Основні вимоги до системи електропостачання
3. 1.1. Безпека і безперебійного єлектроснабженія
4. 1.2. Структура електропостачання низької напруги
5. 1.3 Основні функції і принцип дії пристроїв захисту
6. 2 Стандарти МЕК 6094772
7. Висновки
8. список джерел

Реферат за темою випускної роботи

зміст

Вступ

Розвиток технологій і підвищення вимог до електробезпеки викликали суттєва зміна в системах забезпечення надійної та безперебійної роботи електрообладнання. Сучасні тенденції розвитку автоматизації технологічних процесів на підприємствах, вимагають застосування сучасних технологій електропостачання.

Сучасні системи електропостачання вимагають установки захистів на всі класи напруги. При цьому захист на низькій напрузі є однією зі складових всього електропостачання. Координація захистів на низькій напрузі є однією з основоположних якісної і надійної роботи енергосистеми на підприємстві.

Метою магістерської роботи є обґрунтування та розробка сучасних методів координації захистів на низькій напрузі.

1. Основні вимоги до системи електропостачання

Безперебійність і безпеку є найбільш важливими вимогами, які пред'являються до системи електропостачання. Координація захистів дозволяє задовольняти цим вимогам при оптимальних витратах.

Електроустановки низької напруги повинні мати надійний захист від наступних типів ушкоджень:

• перевантаження;
• коротке замикання;
• пошкодження ізоляції.

1.1. Безпека і безперебійного єлектроснабженія

При застосуванні захистів від вищевказаних ушкоджень необхідно враховувати:

1. Нормативну базу і правила безпеки персоналу;
2. Технічні та економічні вимоги.

Обладнання, що використовується для захисту повинно:

• Бути стійким до струмів пошкодження, усувати їх з оптимальними витратами по відношенню до необхідних технічних характеристик;
• Обмежувати негативний вплив струмів пошкодження на електроустановку, а також забезпечувати надійне (безперебійне) електропостачання.

Вищевказані вимоги забезпечуються при координації робочих характеристик захистів, це необхідно для:

• Забезпечення безпеки і збільшення терміну служби електроустановки шляхом обмеження теплових і електродинамічних впливів;
• Забезпечення безперебійності електропостачання за рахунок відключення тільки пошкодженої ділянки, тобто спрацьовує тільки автоматичний вимикач, який безпосередньо захищає пошкоджену ділянку.

Існують наступні види і способи координації між вимикачами:

• Каскадне з'єднання (згідно ГОСТ) [1] ;
• Селективність.

Якщо в мережі є засоби диференційного захисту, необхідно також забезпечувати селективність диференціальних захистів.

1.2. Структура електропостачання низької напруги

Спрощена схема типової установки, що відображає більшість випадків зустрічаються на практиці.
Рівні системи електропостачання низької напруги.

Кожен з трьох рівнів системи електропостачання висуває свої вимоги до безпеки і безперебійності.

1.3 Основні функції і принцип дії пристроїв захисту

Пристрої захисту та їх координація повинні враховувати особливості електроустановки.

1. На рівні головного розподільного щита низької напруги найбільш важлива вимога - це безперебійне електропостачан;
2. На рівні проміжних розподільних щитів важливо обмежувати теплові та електродинамічні впливу на електроустановку;
3. На рівні кінцевого розподілу найбільш важлива вимога - це електробезпека.

Функції і призначення автоматичних вимикачів.

Ці комутаційні апарати здатні включати і відключати ланцюг при будь-якій величині струму, тобто аж до своєї відключає здібності.

Основні їх функції:

• включення ланцюга;
• забезпечення проходження струму;
• розмикання ланцюга і відключення струму;
• функція роз'єднання.

Вибір автоматичних вимикачів визначається:

• вимогами і особливостями електроустановки;
• вимогами щодо забезпечення безперебійного і безпечного електропостачання;
• оптимізацією витрат.

Рівень A: головний розподільний щит низької напруги

Головний розподільний щит - це найбільш важлива частина мережі низької напруги.

Надійність (безперебійність) електропостачання є основною вимогою на цьому рівні.

Токи КЗ на цьому рівні досягають високих значень:

1. через близькість до джерела живлення;
2. через те, що перетин провідників (збірних шин, кабельних ліній) досить велика і розраховане на протікання великих струмів.

Це рівень, де застосовуються автоматичні вимикачі на великі струми.

Ці автоматичні вимикачі призначені для розподілу великих струмів:

1. Oбично встановлюються в ГРЩ НН в якості вступних апаратів, а також можуть бути призначені для захисту потужних ліній, що відходять (фідерів);
2. При коротких замикань деякий час вони повинні залишатися у включеному стані, щоб розташовані нижче вимикачі змогли усунути пошкодження. Тому, як правило, апарати на ГРЩ спрацьовують з витримкою часу.

Стійкість автоматичних вимикачів до теплових і електродинамічних впливів визначається короткочасно допустимим наскрізним струмом короткого замикання Icw (згідно ГОСТ Р 50030.2 [2] , Згідно з ГОСТ Р 50030.1 [3] ).

Основні характеристики автоматичних вимикачів на великі струми:

1. застосування на промислових і цивільних об'єктах згідно МЕК 6094772;
2. великі значення відключає здібності Icu: від 40 до 150 кА;
3. вимикачі категорії Б:

• великі значення короткочасно допустимого наскрізного струму короткого замикання Icw: від 40 до 150 кА протягом 1 с;
• висока електродинамічна стійкість;

Hадежное і безперебійне електропостачання забезпечується за рахунок повної селективності:

1. C вищерозташованих захистами силових трансформаторів, наприклад, запобіжниками;
2. C нижчерозташованими апаратами захисту ліній, що відходять (використовується, як правило, тимчасова селективність).

Слід зазначити, що найбільш важливо забезпечити повну селективність між пристроями захисту 6, 10,20 кВ і 0,4 кВ, так як відновлення харчування на стороні вищої напруги вимагає значно більших зусиль і витрат.

Рівень Б: проміжні розподільні щити

Особливості цього рівня електропостачання:

1. Pаспределеніе електроенергії здійснюється по кабельних лініях і шинопроводам;
2. Відстань від джерел живлення невелика, тому струми КЗ можуть досягати значень до 100 кА;
3. на цьому рівні також дуже важливо забезпечити безперебійне електропостачання.

Таким чином, автоматичні вимикачі на рівні Б повинні обмежувати теплові та електродинамічні впливу і бути повністю скоординованими з вищерозташованих і нижчерозташованими пристроями захисту.

Це рівень, де застосовуються автоматичні вимикачі в литому корпусі.

Автоматичні вимикачі в литому корпусі, як правило, є швидкодіючими.

Основне завдання - це зниження теплових і електродинамічних впливів на провідники (кабельні лінії, збірні шини), а також на споживачів. Це досягається за рахунок струмообмеження, тобто шляхом відштовхування контактів (рухомої частини контакту від нерухомої), що дозволяє відключати струм КЗ раніше, ніж він досягне свого очікуваного сталого значення.

Рівень В: кінцевий розподіл

На цьому рівні автоматичні вимикачі захищають безпосередньо кінцевого споживача. Таким чином, повинна бути забезпечена селективність з вищестоящими захистами.

Для цього рівня характерні малі значення струмів короткого замикання.

Це рівень, де застосовуються модульні автоматичні вимикачі.

Ці вимикачі призначені для захисту ланцюгів кінцевого розподілу, де необхідно обмежувати теплові та електродинамічні впливу як на провідники (кабелі, пристрої приєднання), так і на споживачів. Модульні автоматичні вимикачі дозволяють задовольнити перерахованим вище вимогам. Струмообмеження модульних автоматичних вимикачів частково залежить від електромагнітного елемента (виконавчого механізму). Після звільнення він впливає (вдаряє) по рухомому контакту, повідомляючи останньому спочатку високу швидкість. Таким чином, напруга дуги починає розвиватися рано і дуже швидко. Автоматичні вимикачі з меншим номінальним струмом мають більший опір полюса, яке додатково сприяє струмообмеження. Модульні автоматичні вимикачі призначені для побутового застосування, а також для захисту вторинних ланцюгів: в такому випадку вони відповідають стандарту МЕК 60898. У разі промислового застосування вони повинні відповідати стандарту МЕК 6094772.

Основні характеристики модульних автоматичних вимикачів:

1. відключає здатність в залежності від застосування;
2. номінальний струм: від 1,5 до 125 А, в залежності від споживача;
3. призначені, як правило, для побутового застосування і відповідають стандарту МЕК 60898.

Ці автоматичні вимикачі повинні забезпечувати:

1. струмообмеження;
2. зручність експлуатації;
3. повну безпеку персоналу.

2 Стандарти МЕК 6094772

Стандарт МЕК 6094772 визначає основні характеристики автоматичних вимикачів для застосування на промислових і цивільних об'єктах:

1. категорію застосування;
2. регульовані характеристики;
3. основні конструктивні рішення.

Даний стандарт передбачає і встановлює широку серію випробувань, що відображають реальні умови експлуатації вимикачів.

Основні визначення по координації захистів:

1. селективність, каскадне з'єднання (згідно ГОСТ Р 50030.2 [1] ).
2. Відповідність вимикача стандарту МЕК 6094772 гарантує його якість.

Розвиток технологій і підвищення вимог до електробезпеки викликали суттєва зміна нормативної бази автоматичних вимикачів промислового і цивільного застосувань. Відповідність стандарту МЕК 94772 (з 1997 року МЕК 6094772) може вважатися гарантією від будь-якого ризику при експлуатації вимикачів. Цей стандарт був узгоджений і схвалений більшістю країн.

Основні положення

Стандарт МЕК 6094772 входить в серію стандартів, які визначають вимоги до обладнання низької напруги:

1. Стандарт МЕК 6094771 «Загальні вимоги та методи випробувань». Цей стандарт дає загальні визначення та порядок проведення випробувань для всієї апаратури розподілу та управління низької напруги;
2. Стандарти МЕК 6094772..7 визначають вимоги та методи випробувань для конкретних виробів.

Стандарт МЕК 6094772 відноситься до автоматичних вимикачів і расцепителей. Від расцепителей залежать робочі характеристики апаратів.

Цей стандарт визначає основні характеристики автоматичних вимикачів для промислового і цивільного застосувань:

1. класифікацію: категорія застосування, здатність забезпечувати функцію роз'єднання і т.д .;
2. основні електричні характеристики;
3. Конструктивні рішення;
4. координацію захистів.

Стандарт передбачає і встановлює серії випробувань автоматичних вимикачів.

Ці випробування проводяться за багатьма пунктами і дуже близькі до реальних умов експлуатації. Проведення випробувань відповідно до стандарту МЕК 6094772 контролюється акредитованими лабораторіями.

Таблиця 1 Основні характеристики (додаток К стандарту МЕК 6094772)

напруга Ue
U i
U imp Номінально робоча напруга
Номінальна напруга ізоляції
Номінальна імпульсна видержіванемое напруга Ток In
Ith
Ithe
Iu Номінальний струм
Умовний тепловий струм на відкритому повітрі
Умовний тепловий струм в оболонці
Номінальний тривалий струм Струм Icm
Icu
Ics
Icw Номінальна найбільша включає здатність
Номінальна гранична найбільша відключає здатність
Номінальна робоча найбільша відключає здатність
Найбільша робоча найбільша відключає здатність
Номінальний короткочасно витримує струм Характеристики
расцепителя Ir
1.05xIr
1.05xIr
Ii
Isd
Регульована уставка захисту перевантажень
Умовний струм неспрацьовування
Умовний струм спрацьовування
Уставка миттєвої струмового відсічення
Уставка селективної струмового відсічення

Категорії автоматичних вимикачів

Стандарт МЕК 6094772 визначає дві категорії автоматичних вимикачів:

1. вимикачі категорії А, у яких не передбачена какаяялібо витримка часу при відключенні. Зазвичай до цієї категорії відносяться вимикачі в литому корпусі. Між даними автоматичними вимикачами можна реалізувати, наприклад, струмовий селективність;
2. вимикачі категорії Б (англ. «В»), у яких для забезпечення тимчасової селективності існує можливість встановити витримку часу (до 1 с), якщо відключається струм короткого замикання менше Icw.

Зазвичай до цієї категорії відносяться автоматичні вимикачі на великі струми. Для вимикачів, що встановлюються в ГРЩ НН, важливо мати Icw рівний Icu, щоб природним чином забезпечити селективність при токах короткого замикання аж до граничної відключає здібності апаратів [4] .

Основні електричні характеристики автоматичних вимикачів

Времятоковие характеристики автоматичних вимикачів можуть бути змінені і точно задані основними регулюваннями.

Времятоковие характеристики мають кілька зон, розмежованих нижчезазначених струмами (додатково див. Додаток К стандарту МЕК 6094772) [5] .

Времятоковие характеристики

Номінальний струм (In)

In, А (діюче значення)

Для автоматичних вимикачів номінальним є максимальне безперервне значення струму, витримується апаратом при даній температурі навколишнього середовища без будь-якого перегріву.

Приклад: 125 А при 40 0С.

Регульована уставка захисту від перевантажень (Ir)

Ir, А (діюче значення), залежить від In.

Уставка Ir характеризує захист від перевантажень. При перевантаженні умовні струми неспрацьовування (Ind) та через спрацювання (Id) складають:

• lnd = 1,05 lr;
• ld = 1,30 lr.

При перевантаженні, коли протікає струм перевищує Id, відключення відбувається згідно времятоковой характеристиці. Вона має зворотнозалежну характер.

Ir зветься захисту від перевантажень (LТ або фр. LR).

Уставка селективної струмового відсічення (Isd)

Isd, кА (діюче значення), залежить від Ir. Уставка Isd характеризує захист від коротких замикань. Відключення вимикача відбувається згідно времяятоковой характеристиці в зоні захисту від коротких замикань:

• або з витримкою часу tsd;
• або згідно I2t = const;
• або миттєво (аналогічно миттєвої струмового відсічення).

Isd називається селективної струмового відсіченням або Im.

Уставка миттєвої струмового відсічення (li)

Ii, кА (діюче значення), залежить від In. Уставка li характеризує миттєву захист від коротких замикань для всіх категорій автоматичних вимикачів.

При великих значеннях струмів короткого замикання, що перевищують li, автоматичний вимикач повинен миттєво відключати ушкодження. Цей захист може виводитися з дії в залежності від категорії апарату (наприклад, може бути виведена у апаратів категорії Б (англ. «В»)).

Времятоковие характеристики

Таблиця 2 Таблиця із зазначенням співвідношення К між найбільшими включає і відключає здібностями вимикачів (див. ГОСТ Р 50030.2299 п.4.3.5.3) [7] .

Номінальна найбільша включає здатність (Icm) *

Icm, кА (максимальне пікове значення), являє собою максимальне значення струму короткого замикання, яке вимикач здатний включити. Включення на КЗ є найбільш важкий режим для автоматичного вимикача.

Номінальна гранична найбільша відключає здатність (Icu)

Icu, кА (діюче значення), являє собою максимальне значення струму короткого замикання, яке здатний відключити вимикач. Воно підтверджується серією випробувань відповідно до стандарту. Після проведення серії випробувань автоматичний вимикач не повинен представляти небезпеки. Значення Icu вказується для певного значення робочої напруги Ue [5] .

Номінальна робоча найбільша відключає здатність (Ics) *

Ics, кА (діюче значення), вказується виробником. Значення Ics виражається в% від Icu. Цей параметр дуже важливий. Він характеризує здатність апарату забезпечувати нормальну роботу після триразового відключення цього струму короткого замикання (Ics). Чим вище значення Ics, тим більш високі значення струмів КЗ вимикач може відключати багаторазово.

Номінальний короткочасно витримує струм (Icw) *

Іноді цей параметр називається короткочасно допустимим наскрізним струмом короткого замикання. Він визначається для вимикачів категорії Б (англ. «В»). Icw, кА (діюче значення), являє собою максимальний струм короткого замикання, який вимикач здатний витримувати протягом короткого проміжку часу (до 1 с) без какіххлібо погіршень показників.

Даний параметр перевіряється при випробуваннях.

Координація між автоматичними вимикачами

«Координація» - це термін, який визначає і характеризує поведінку двох апаратів, розташованих послідовно в ланцюзі при пошкодженні (короткому замиканні).

Каскадне з'єднання або згідно ГОСТ Р 50030.2

Цей принцип полягає в установці верхнього автоматичного вимикача D1 з метою «надання допомоги» нижньому вимикача D2 у відключенні струмів короткого замикання, які перевищують його найбільшу здатність, що відключає Icu D2. Значення струму короткого замикання, яке можуть відключити апарати при каскадному з'єднанні, позначається Icu D2 + D1.

Стандарт МЕК 6094772 допускає вибір і розташування апаратів згідно каскадним принципом. Для особливих, критичних точок, тобто там, де времяятоковие характеристики сходяться (зона невизначеності), каскадне з'єднання повинно бути перевірено додатковими випробуваннями.

селективність

Селективність полягає в забезпеченні такої координації між времятоковимі характеристиками послідовно розташованих вимикачів, щоб в разі пошкодження відключався тільки вимикач, найбільш близький до пошкодження.

Стандарт МЕК 6094772 визначає значення струму Is, зване граничним струмом селективності:

• якщо струм ушкодження (КЗ) менше струму Is, відключається тільки нижній вимикач D2;
• якщо струм ушкодження (КЗ) більше струму Is, відключаються обидва автоматичних вимикача (D1 і D2).

Як і каскадне з'єднання, селективність в критичних точках повинна перевірятися додатковими випробуваннями.

Селективність і каскадне з'єднання можуть бути гарантовані тільки виробником, який вказує результати випробувань в спеціальних таблицях [6] .

Времятоковие характеристики.

Позначення:

• lcu D2: гранична відключає здатність вимикача D2.
  

Висновки

Таким чином застосування подібних систем захисту дозволять поліпшити якість електропостачання та захисту підприємства від аномальних режимів роботи підприємства викликаних аварією в системі електропостачання.

При написанні даного реферату магістерська робота ще не є завершеною. Остаточне завершення: грудень 2013 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

список джерел

1. ГОСТ Р 50030.2 «резервна захист»;
2. ГОСТ Р 50030.2 «номінальним короткочасно витримується струмом»
3. ГОСТ Р 50030.1 «номінальним короткочасно допустимим струмом»
4. Стандарти Міжнародної електротехнічної комісії - IEC
5. Амельніцкая Є.В. Удосконалення управління локальними електричними мережами як суб'єктами господарювання // Наукові праці Донецького національного технічного університету. - Донецьк, ДонНТУ, 2005. - с.101-115.
6. Мукосеев Ю.Л. Електропостачання промислових підприємств М :, "Енергія", 584 с.
7. Федоров А.А., Сербиновского Г.В. Довідник з електропостачання промислових підприємств: Електрообладнання та автоматизація. 1981. М .: Енергоіздат - 624 с, іл.