Координация защит автоматических выключателей.

"Нет такого понятия в системе электроснабжения, говорят мне сослуживцы проектировщики#"

Открываем каталог  любого серьезного производителя электрооборудования  и видим:

Координация защит что это? 

Обратимся к госту  ГОСТ Р 50030.1-2010 (МЭК 60947-1:2004) Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 1.

п. 2.5.22 Координация по сверхтоку устройств для защиты от сверхтоков: Координация двух или нескольких устройств, соединенных последовательно, для обеспечения селективности при сверхтоках и/или резервной защиты.

п. 2.5.24 Резервная защита: Координация по сверхтокам двух устройств для защиты от сверхтока, соединенных последовательно, когда защитное устройство, расположенное, как правило, но не обязательно, на входной стороне, осуществляет защиту от сверхтока с помощью или без помощи второго защитного устройства и предохраняет последнее от чрезмерной нагрузки.

п. 2.5.25 Ток координации: Токовая координата точки пересечения время-токовых характеристик двух устройств для защиты от сверхтоков.

ГОСТ Р 50030.2-2010 (МЭК 60947-2:2006) нам дополняет:

п. 2.17.6  Ток координации: относится к двум последовательно соединенным аппаратам защиты от сверхтоков для времени срабатывания, равного или превышающего 0,05 с. Для времени срабатывания менее 0,05 с два последовательно соединенных аппаратов защиты от сверхтоков считают комбинацией аппаратов. 

Грубо говоря термин «координация» определяет и характеризует поведение двух и более последовательно расположенных  автоматов защиты, например, автоматических выключателей при аварийных режимах.

п. 2.15 Наибольшая отключающая ( или включающая) способность (short-circuit breaking (or making) capacity): Отключающая (или включающая) способность, для которой предписанные условия содержат короткое замыкание.

2.15.1 Предельная наибольшая отключающая способность (ultimate short-circuit breaking capacity): Отключающая способность, для которой согласно предписанным условиям в соответствии с установленным циклом испытаний не предполагают способности данного выключателя длительно проводить свой номинальный ток.

 

2.15.2 Рабочая наибольшая отключающая способность (service short-circuit breaking capacity): Отключающая способность, для которой согласно предписанным условиям в соответствии с установленным циклом испытаний предполагают способность данного выключателя длительно проводить свой номинальный ток.

Уставка тока срабатывания расцепителя мгновенного действия   есть номинальное значение тока, вызывающее срабатывание расцепителя без заданной выдержки времени.  Ток координации находится в работе практически без выдержки времени.

Для понимания координации защит рассмотрим конструктивные особенности автоматов защиты.

    Рассмотрим конструкцию. Автомат защиты выполнен из компонентов и запчастей. Корпус из жаропрочного пластиката, контакты из меди и сплавов, из метизов резьба определенного диаметра с  покрытием антикоррозионным чтобы крепко и надежно затянуть контакт, внутри пружина для расцепителя, напайки на контакты из хорошо проводящего  особого сплава. Биметаллической пластины для расцепителя и обеспечения  характеристики при токах перегрузки, магнитной катушки для обеспечения мгновенного расцепления при токах К/З. 

Конструкция автомата защиты изнутри.

А теперь про "Автоматы" Электрика, Автоматический выключатель, Длиннопост

Поговорим о контактах.

Контакты в электроустановках коммутации и защиты практически всегда подвержены износу. На них воздействует эрозионное действие токов и возникающих плазмоидов при коммутации. Чтобы контакты быстро не изнашивались и имели ресурс необходимо быстро производить процесс коммутации и крепко смыкать контакты. Для этого служит пружина. Чем мощнее пружина тем большие токи можно коммутировать. Чем больше размер контакта тем большие токи аппарат может коммутировать. 

Поговорим о расцепителях.

Принцип действия теплового расцепителя (защита от перегрузки).

Чем больше ток проходит через тепловой расцепитель тем сильнее изгибается биметаллический расцепитель. Тем больше вероятность срабатывания защиты.

 

 

Похожее изображение

Принцип действия электромагнитного расцепителя (защита от короткого замыкания (К/З)).

Чем больше ток проходит через электромагнитную катушку электромагнитного расцепителя тем сильнее сердечник давит на механизм расцепления.

 

Из конструктивных особенностей автомата защиты вытекают его характеристики.

Время-токовая характеристика

Аббревиатура  (В;С;D) характеризует время - токовую характеристику автоматов защиты.

In - номинальный ток автомата защиты при котором он не отключает нагрузку долгое время.

Ток короткого замыкания In * (3-5 для В), In * (5-10 для С), In * (10-14 для D номиналов), ток автомата защиты, при которых, аппарат в течении 0,01 секунды отключает нагрузку. 

Ток координации  находится в зоне  токов короткого замыкания.

Время-токовая характеристика защиты для стандартных автоматических выключателей.

 

Отключающая способность автомата защиты.

 

Говоря проще Отключающая способность это  характеристика автомата 4,5 6 10 15 20 25 30 35 40 кА это тот ток короткого замыкания, при котором автомат отключит нагрузку и с ним ничего не произойдет. Чем массивнее конструкция расцепителей автоматов защиты тем выше его отключающая способность. 

Как работает координация защит автоматических выключателей? 

Рассмотрим тривиальный практический случай. Предположим что в грщ-0.4 кв установлен вводной аппарат   защиты D1 на большие токи  предположим 1000А и большой ток К/З . 30кА он защищает шину в грщ. На шинах стоят отходящие аппараты  D2 на уже токи распределения 100А 150А 300А но почему то ток К/З  на данных отходящих  аппаратах уже не 30 ка а 15 или даже 10?

Скоординированные автоматы защиты.

И система работает нижестоящий аппарат не портится. Это получается из за конструкции контактов и расцепителей и характеристик. Вышестоящий аппарат помогает нижестоящему при К/З . Своими мощными контактами приоткрывая их создается дуга между ними (плазмоид), который дает дополнительное сопротивление в цепи ограничивая максимальный ток К/З . Нижестоящий аппарат успешно расцепляется защищая кабель а вышестоящий аппарат из за своих характеристик и конструкции смыкает обратно свои мощные контакты. Данное явление называется координацией аппаратов. Аппараты  действуют скоординированно. 

Прежде чем установить в грщ аппараты необходимо посмотреть таблицу у производителя скоординированы по току К/З данные аппараты или нет.

Аналогично за счет конструкции расцепителя и контакта пара верхнестоящего и нижестоящего аппарата (эффект приоткрывания контакта вышестоящего аппарата и потом закрывания его верхний аппарат как бы ждет расцепления нижестоящего аппарата) данное явление называется энергетической  селективностью. И опять же аппараты работают скоординированно. 

За счет конструкции расцепителей и контактов в паре  установленных аппаратов друг под другом решается несколько проблем:

- селективность, обеспечивая непрерывность электроснабжения в остальных нагрузках электроустановки;

- экономия на цене нижестоящего аппарат так как он вроде бы должен быть того же класса по отключающей способности что и вышестоящий;

- ограничение разрушающего действия тока К/З на защищаемой эдектроустановке;

- обеспечения надлежащего качества электроэнергии за счет быстрого реагирования на К/З.

 Все вышесказанное относится только к современным конструкциям автоматов защиты.

Координация предохранителей и современного автомата защиты возможна. Так как при токе К/З проводящий элемент в предохранителе нагревается ток К/З несколько возрастает сопротивление цепи в предохранителе и при этом немного ограничивается ток К/З  здесь можно применить аппарат под предохранителем на расчетный ток К/З .

 Но по правилам выбор верхнего аппарата по току К/З  и отключающей способности необходимо производить с запасом относительно расчетного.