Бурштинський М.В. Копчак Л.С. Хай М.В. Апарати захисту та керування в електричних установках низької напруги

Подождите немного. Документ загружается.

Перерізи провідників а та b повинні бути якнайбільшими,

хоча не завжди це можливо. В усякому разі переріз провідника b

дорівнює мінімально 4 мм

(для міді). У табл. 3 наведено рекомен-

довані перерізи провідників окремих ланок кола.

Таблиця 3

Рекомендовані перерізи провідників окремих ланок кола

Перерізи, мм

Схема з’єднань

S1 S2 S3

≤

такий самий,

як S1

625

1.7.2. Коротке замикання в колі обмежувача може виник-

нути, якщо варисторний елемент з тих чи інших причин (старіння,

перевищення стійкості – максимального імпульсного струму) вийде

з ладу і не повертається до свого первинного стану (високого опору)

після його пробою (тунельного режиму). У такому разі по колу,

зокрема і по ланці обмежувача, потече стійкий струм короткого

замикання. Надія на автоматичний вимикач може себе не виправ-

дати: у разі потужних розрядних струмів можливе підгоряння і

залипання контактів вимикача. У кращому випадку живлення до

споживача буде вимкнене аж до усунення пошкодження.

Найкращим захистом від короткого замикання (за відсутності

внутрішнього захисту) є застосування в колі кожного обмежувача

відповідно підібраного плавкого запобіжника загального призначен-

ня з характеристикою gG

чи gL (не має значення), оскільки в

режимі короткого замикання вони практично збігаються.

Відзначимо, що при струмах, які перевищують номінальні в

10–15 разів, час спрацювання запобіжників загального призначення

лежить у межах 0,2 с і є великим порівняно з часом у режимі короткого

замикання. Іншими словами, енергія, яка потрібна для нагрівання й

перегорання запобіжника (тотожна

∫

dti

) під час короткого замикання

виділяється у запобіжнику ще до того (орієнтовно упродовж 1

мілісекунди), як струм короткого замикання першої напівхвилі досягне

максимального значення.

Струм, за якого запобіжник повністю перегорає, називають об-

межувальним, а характеристики, що визначають залежність обмежу-

вального струму від струму короткого замикання, який протікав би в колі

без будь-якого захисту, для різних типів і номіналів запобіжників,

називають обмежувальними (додаток 4.2).

Розв’яжемо задачу вибору запобіжника для захисту ПЗІП

компанії “Інтерелектрокомплект-Україна” (торгова марка “ІЕК”) групи

С (клас ІI), тип ОПС1-С, для якого імпульсні струми – номінальний

=20 кА, а максимальний І

max

=40 кА. Приймемо, що струм короткого

замикання в колі без захисту визначено у 50 кА. Обмежувальний струм

кзо

повинен задовольняти умову: І

< І

кзо

< І

max

. На підставі додатка 4.2

вибираємо запобіжник з характеристикою gL/gG на номінальний

струм 250 А, що забезпечує обмежувальний струм (струм вимк-

нення) І

кзо

=25 кА.

Звернемо увагу на те, що запобіжник у лінії FU1, увімкнений

в коло, що розглядається (рис. 12), повинен мати номінал не нижчий,

ніж в ланці ПЗІП, тобто І

nFU1

≥ І

nFU2

Рис. 12. До узгодження технічних даних

FU1, Q1, FU2 і ПЗІП

Із урахуванням сказаного, вибираючи автоматичний вимикач Q1,

своєю чергою, необхідно зважати на його найбільшу вимикальну здат-

ність, іншими словами, його максимальний струм вимкнення, який не

може бути нижчим, ніж обмежувальний струм запобіжника FU1.

Якщо все-таки вибрано менший запобіжник FU1, ніж розрахо-

ваний запобіжник FU2, то ставити останній у ланці ПЗІП немає сенсу.

Зауважимо, що більшість виробників серед технічних характе-

ристик дають тип і величину запобіжника, який потрібно застосу-

вати для даного типу ПЗІП.

1.8. Технічні характеристики обмежувачів

1.8.1. Основною характеристикою ПЗІП, власне варистора, є

його вольт-амперна характеристика, яку на практиці задають лише

однією точкою: класифікаційним струмом і відповідною йому напру-

гою U

кл

, яку називають класифікаційною напругою. На рис. 13 наведено

вольт-амперні характеристики трьох ПЗІП торгової марки ІЕК класу D,

С та В, що мають позначення відповідно ОПС1-D, ОПС1-C та ОПС1-В

та їхні кваліфікаційні напруги для струму 1,5 мА.

Рис. 13. Вольт-амперні характеристики ПЗІП торгової марки ІЕК

1.8.2. Типовиконання ПЗІП показано на рис. 14, а основні

технічні характеристики обмежувачів наведено в табл. 4.

Однополюсне

Двополюсне Триполюсне Чотириполюсне

Клас захисту

В ОПС1-В ОПС1-В/2 ОПС1-В/3 ОПС1-В/4

C ОПС1-C ОПС1-C/2 ОПС1-C/3 ОПС1-C/4

D ОПС1-D ОПС1-D/2 – –

Рис. 14. Типовиконання ПЗІП

Таблиця 4

Технічні характеристики ПЗІП торгової марки ІЕК

Клас захисту

Характеристики

В(І),

С(ІІ),

D(ІІІ) Примітка

Робоча напруга частотою 50 Гц,

номінальна U

/максимальна U

В, С

400/440

230/250

ОПС1–В, ОПС1–С

ОПС1–D

Розрядний струм імпульсу

формою 8/20 мкс, номінальний

/максимальний І

max

30/60

20/40

5/10

ОПС1–В

ОПС1–С

ОПС1–D

Захисний рівень напруги U

не більше ніж кВ

1,8

ОПС1–В

ОПС1–С

ОПС1–D

Класифікаційна напруга U

кл

, В

700

650

530

ОПС1–В

ОПС1–С

ОПС1–D

Час реакції, не більше, ніж нс 25

Кількість полюсів

В, С

1, 2, 3, 4

1, 2

рис. 14

Переріз приєднувальних

провідників, мм

В, С, D 4÷25 для міді

Захист від надструмів В, С, D відсутній

1.9. Приклади організації

внутрішнього захисту від перенапруг

1.9.1. Ця практична робота, крім іншого, передбачає

вивчення організації внутрішнього триступінчастого захисту від

перенапруг в загальних рисах (п. 2.1.1 та п. 2.1.2), а також оз-

найомлення з фрагментом функціональної схеми системи електро-

постачання, виконаної з заземленням типу TN-C-S (п. 2.1.9).

1.9.2. Як приклад реалізації захисту від перенапруг та ім-

пульсних завад на третьому ступені захисту розглянемо виготов-

лений компанією ІЕК мережний фільтр, що є видовжувачем-

розмножувачем розеток, функціональна схема якого наведена на

рис. 15.

Рис. 15. Функціональна схема мережного фільтра торгової марки ІЕК:

Z1 – фільтр високочастотних завад

У схемі захист від імпульсних перенапруг забезпечують три

обмежувачі класу D – RU1, RU2, RU3. Обмежувач RU1 стоїть у ланці

L–PE, RU2 – у ланці N–PE, а RU3 – у ланці L–N. Захист мережі при

короткому замиканні в обмежувачах RU1 та RU2, а також захист

самих обмежувачів від перевищення максимально допустимого

імпульсного струму виконують відповідно запобіжники FU1 та FU2.

Ланка обмежувача RU3 захищається спільним із обмежувачем RU1

запобіжником FU1. Номінальний струм обох запобіжників – 10 А.

Сигнальна лампа EL2 інформує про перегоряння запобіжників FU1 чи

FU2 (а отже, про відсутність захисту від перенапруг і завад), коли гасне.

1.10. Перевірка справності обмежувача

1.10.1. Користувач може виконати передмонтажні випробу-

вання ПЗІП. Вони передбачають визначення класифікаційної напру-

ги, тобто напруги, що забезпечує протікання класифікаційного струму

(для ПЗІП торгової марки ІЕК – 1,5 мА) та вимірювання струму

витоку за максимальної напруги U

Значення класифікаційної напруги не повинно бути нижчим

від наведеного на вольт-амперній характеристиці для цього типу

обмежувача.

Струм витоку не повинен перевищувати 0,5 мА, а визначений

на підставі цього струму т. зв. ізоляційний опір обмежувача не

повинен бути меншим, ніж вказаний виробником.

1.10.2. Під час експлуатації:

• стежать за спеціальним візуальним вказівником-індикато-

ром зношення варистора, колір якого темніє під час зношу-

вання, починаючи з одного з країв.

Якщо індикатор затемнений більше ніж на ¾ – варистор

необхідно замінити;

• від’єднують обмежувач від мережі живлення, під’єднують

до мегаомметра напругою 1000 В і вимірюють опір обме-

жувача, який повинен лежати у межах, заданих вироб-

ником.

Якщо опір обмежувача перевищує вказані виробником межі,

його необхідно замінити.

2. ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

2.1. Програма роботи

2.1.1. Ознайомитись зі складовими частинами лабораторної

установки та вивчити їхнє функціонування за схемами (рис. 16 та

рис. 17).

2.1.2. На підставі даних структурної схеми (рис. 16):

1) враховуючи потребу захисту ПЗІП від коротких замикань,

виконати перевірні розрахунки плавких запобіжників FU1, FU2 та

FU3. Обґрунтувати відсутність запобіжника у колі обмежувача RU2;

2) визначити перерізи та довжини з’єднувальних провідників

ланок обмежувачів RU1, RU2, RU3;

3) перевірити, наявність та правильність вибору за технічними

даними координувальної індуктивності L1;

4) перевірити чи відповідає запобіжник FU2 умовам захисту

диференційного реле К1 від коротких замикань.

2.1.3. Зібрати схему за рис. 17.

2.1.4. Визначити струми витоку обмежувачів класу В, С та

D для максимальної робочої напруги U

2.1.5. На підставі експерименту (п. 2.1.4) обчислити ізоля-

ційний опір досліджуваних обмежувачів. Порівняти з даними

виробника.

2.1.6. Визначити класифікаційну напругу U

кл

названих вище

обмежувачів.

У ході визначення класифікаційної напруги довести напругу

на обмежувачі до напруги “тунельного” пробою.

2.1.7. Визначити візуально придатність запропонованих об-

межувачів (їхніх варисторних вставок).

2.1.8. За допомогою мегаомметра напругою 1000 В вимі-

ряти опори вказаних обмежувачів і порівняти їхні значення з

вимогами виробника.

QS1

QF1

EL1

PV1

QS2

КИ

RU2

QF2

QF4

QF6

QF8

QF9

QF3

QF7

QF5

Розетка

зовнішня

Освітлення

зовнішнє

Освітлення та

розетки підвалу

Освітлення

внутрішнє

Розетки

внутрішні

Електроплита

Кімната-ванна

Майстерня

PJ1

100 мА

RU1

FU1

315 A

Щиток

внутрішніх

розеток блоку

кімнат

(фаза Т2)

Штепсельні

розетки

RU3

FU3

50 A

FU2

63 A

( )

К1

Обмежувачі класу В

(перший ступінь

захисту)

Обмежувачі класу С

(другий ступінь

захисту)

Головний розподільчий щит

Щиток

внутрішніх

розеток блоку

кімнат

(фаза Т1)

Х1

Х2

ХN

Х1

Х2

ХN

Обмежувачі класу D

(третій ступінь

захисту)

Штепсельні

розетки

Штепсельні

розетки

Щиток

внутрішніх

розеток блоку

кімнат

(фаза Т3)

Х1

Х2

ХN

Увід

ТА1

10000

30 мА

К2

30 мА

К3

30 мА

К4

10 мА

К5

30 мА

К6

Рис.16. Структурна однолінійна схема гіпотетичної системи

електропостачання великого індивідуального будинку

Головний розподільний щит

Рис. 17. Схема експериментального дослідження обмежувачів перенапруги

2.1.9. Ознайомитись з принципом організації системи з зазем-

ленням типу TN-C-S за наявності обмежувачів перенапруги та дифе-

ренційного реле струму (рис. 18).

2.1.10. Скласти й оформити звіт.

2.2. Методичні вказівки

До п. 2.1.1. Лабораторна робота практично розділена на три

складові:

1) вивчення принципу організації внутрішнього тристу-

пінчатого захисту від перенапруг на підставі фізичної моделі гіпо-

тетичної мережі електропостачання великого індивідуального

будинку (рис. 16);

2) експериментальна перевірка й визначення основних тех-

нічних характеристик та показників різних класів ПЗІП (рис. 17);

3) визначення працездатності ПЗІП під час експлуатації.

До п. 2.1.1.1. Фізична модель мережі (рис. 16) складається з

двох конструктивних блоків: головного розподільного щита А1 та

щитка внутрішніх розеток А2 блока кімнат.

У структуру блока А1 входять: рубильник QS1, лампа освітлення

EL1 щита із автоматичним вимикачем QF1, вольтметр контролю фазних

напруг PV1 з перемикачем фаз, блок роз’єднувача QS2 з запобіжниками

QS1

PEN

QF1

EL1

PV1

3 2 1

FU1

FU2

RU1

RU2

FU3RU3

SA1

QS2

КИ

RU4

RU5

RU6

QF2

FU4RU7

PAS PAS

PJ1

100 мА

TA1

TA2

TA3

К1

30 мА

К2

Обмежувачі класу В

(перший ступінь

захисту)

Обмежувачі класу С

(другий ступінь

захисту)

FU5RU8

Обмежувачі класу D

(третій ступінь

захисту)

Головний розподільчий щит

. . .

Щиток

внутрішніх

розеток блоку

кімнат

(фаза Т1)

Штепсельна

розетка

NPEN

A1 A2

Увід

TN-C TN-S

Рис. 18. Фрагмент функціональної повнолінійної схеми системи електропостачання

з заземленням типу TN-C-S великого індивідуального будинку

Головний розподільний щит