Коммутационно-защитные аппараты

Включение и отключение (коммутация) генераторов, потреби­телей, участков кабельной сети осуществляются коммутационными аппаратами. Коммутация в СЭЭС производится с целью нормаль­ного эксплуатационного введения в работу соответствующих элементов (участков) системы или выведения из нее, а также для их защиты в аварийных случаях.

Защитное срабатывание коммутационных аппаратов проис­ходит, если значения установленных параметров режима СЭЭС (ток, напряжение, мощность, частота) выходят за установленные допустимые пределы, контролируемые автоматически. Поэтому такие коммутационные аппараты называют автоматическими вы­ключателями.

Автоматические воздушные выключатели (автоматы) представ­ляют собой основные виды коммутационно-защитных аппаратов, используемых на ЭС для многократных коммутаций цепей без тока, нечастых — при номинальных токах и для защитных от­ключений в режимах перегрузки и аварий.

Основными элементами автоматических воздушных выключа­телей являются подвижные и неподвижные контакты, дугогаси-тельная камера, механизм расцепления и замыкания контактов, отключающие и включающие устройства. В главной цепи автома­тов предусматриваются главные К.Г, предварительные 7(77 и ду-гогасящие КД контакты, показанные на общей функциональной схеме трехфазного автомата (рис. 3.5) только для одной фазы в. Кроме того, для коммутации цепей управления устанавливаются блок-контакты БК-

Через главные контакты К.Г протекает ток нагрузки i при нормальном включенном состоянии автомата. Предварительные контакты КП начинают коммутировать цепь раньше, чем главные, предохраняя их от обгорания из-за электрической дуги. При размыкании больших токов в главной цепи автомата возникает мощная дуга, разрыв которой ускоряется и становится безопасным для автомата благодаря перемещению ее по дугогасительным кон­тактам КД в дугогасительную щелевую камеру ДК- Дуга переме­щается из-за больших электродинамических сил по дугогаситель­ным контактам, попадает на стальную решетку щелевидной ка­меры и быстро гаснет.

Коммутация всех фаз автомата (замыкание или размыкание а_г — а₂, Ь — Ь_г и Ci—с₂) и блок-контактов БК происходит одновременно под воздействием механизма взаимного перемещения
контактов, имеющего ручное и автоматическое управления. Для автоматического включения автоматов серии AM используется устанавливаемый на их корпусе электродвигатель Д.

Автоматическое или дистанционное отключение происходит под действием расцепителей, являющихся электромагнитными элементами, управляющими механизмом перемещения контактов. Используются следующие виды расцепителей или их комбинации: максимальные РМ перегрузки РП, выполняемые обычно с биметаллическим элементом БМ, нулевые РН и отключающие РО по внешнему сигналу. Срабатывание расцепителей происходит при коротких замыканиях РМ, перегрузках по току РП, сниже­нии напряжения РН и замыкании контактов отключающего рас-цепителя РО, что соответствует либо аварийной ситуации (на­пример, при срабатывании реле обратной мощности РОМ при

и обеспечив нормальную работу потребителей электроэнергии ПЭЗ в неповрежденной части СЭЭС через включенный автомат A3. Разброс точек характеристик автоматов заставляет при последо­вательном их включении принимать существенно отличающиеся времена уставок срабатывания по времени (например, t_YS = = 380 мс и t_n = 180 мс), чтобы обеспечить селективность (изби­рательное отключение только аварийных участков СЭЭС). У авто­матов судовых серий приняты определенные ступени уставок по времени срабатывания: 0,18; 0,38; 0,63 и 1,00 с.

Важными характеристиками для автоматических выключате­лей являются также следующие:

— время собственного срабатывания (время срабатывания без искусственного замедления) 0,01—0,07 с;

— динамическая устойчивость или предельная разрывная способность (наибольшее значение тока, которое автомат отклю­чает не повреждаясь), достигающая у крупных современных судовых автоматов 200—300 кА;

— термическая устойчивость (предельно допустимое по усло­вию исправности автомата значение интеграла по времени ква­драта тока, проходящего по наиболее нагруженной его фазе при коротком замыкании), имеющая значение 15—3000 МА²с в за­висимости от величины автомата.

Напряжение на ГРЩ и U при коротком замыкании в сети не равно нулю и оказывается тем выше, чем дальше удалено место к. з, т. е. чем больше сопротивление линии до точки аварии (рис. 3.9). На судах находят применение так называемые универсальные и установочные воздушные выключатели (автоматы).

Универсальные автоматы предназначены для защиты электри­ческих установок от токов короткого замыкания и перегрузок, а также для нечастых коммутаций электрических цепей. К ним относятся автоматы серий АВ, ABM, AM, АД и др.

Универсальные автоматы избирательного действия серии AM выпускаются двух- и трехполюсными четырех типов (на номиналь­ные токи 800, 1500, 3000 и 5500 А) и предназначены для селек­тивной защиты и коммутации мощных электрических цепей по­стоянного тока напряжением до 560 В и переменного тока напря­жением до 400 В при частоте 50 Гц. Автоматы серии AM наиболь­шей величины (AM 55-П) имеют массу 240 кг и габаритные размеры 872x399x694 мм. Автоматические выключатели серии AM имеют только главные и дугогасительные контакты. Главные подвижные контакты представляют собой медные ролики с серебряной окан­товкой толщиной 1 мм. Количество роликов в одном полюсе зависит от мощности автомата и может быть от двух до восьми. Коммутационная способность автоматов на постоянном токе со­ставляет 50—80 кА, на переменном — 30—120 кА. Износоустой­чивость автоматов не ниже 5100 циклов включения—отклю­чения.

Автоматические выключатели серий АД и АД-М предназна­чены для работы в электрических цепях переменного тока часто­той 400 Гц с напряжением до 420 В. Они выпускаются на номи­нальные токи 800, 1100, 1500, 2500 и 3500 А и обеспечивают те же виды защиты, что и автоматы серии AM, при такой же комму­тационной способности.

На судах используются селективные автоматы облегченной конструкции в пластмассовом корпусе серий А-3500, А-3600 и А-3700. Их назначение такое же, как и у рассмотренных выше универсальных автоматов.

Селективные автоматы серии А-3500 применяются в цепях переменного тока частотой 50 Гц с напряжением до 500 Вив це­пях постоянного тока напряжением до 320 В. Выпускаются че­тыре габарита рассматриваемых автоматов с номинальными то­ками 30, 40, 50, 60, 80, 100, 160 и 170 А (первый габарит), 120, 160, 200 и 250 А (второй габарит), 250, 300 и 400 А (третий га­барит), 250, 300, 400, 500 и 600 А (четвертый габарит). Автоматы могут обеспечивать защиту либо только от коротких замыканий, либо от коротких замыканий и перегрузок. Время срабатывания (уставка) автоматов при трехфазных коротких замыканиях со­ставляет 0,15 или 0,33 с. Время срабатывания при токах пере­грузки 1,6 /_ном не превышает 10 мин, при токах 4/_ном составляет 5—25 с.

Автоматы серии А-3600 аналогичны рассмотренным, но пред­назначены для цепей переменного тока частотой 400 Гц с напря­жением до 400 В. Автоматические выключатели серии А-3700 относятся к наи­более совершенным для диапазона номинальных токов 160—630 А. Выключатели предназначены для цепей переменного тока с на­пряжением до 660 В и постоянного тока с напряжением до 400 В. Для получения хороших защитных характеристик в автоматах применен блок управления на полупроводниках, который полу­чает сигнал от измерительного органа и подает команду на отклю­чение независимому электромагнитному расцепителю.

Установочные автоматические выключатели предназначены для защиты фидеров от токов короткого замыкания и перегрузки, а также для нечастых включений и отключений электрических цепей или отдельных потребителей. Автоматы изготовляются с комбинированными или с электромагнитными расцепителями. Комбинированные расцепители срабатывают мгновенно при то­ках короткого замыкания и с обратно зависимой выдержкой вре­мени при перегрузках. Электромагнитные расцепители срабаты­вают мгновенно при токах короткого замыкания. В настоящее время на судах находят применение установочные автоматы се­рий А-3100, А-3300, А-3440, АК-50, АК-50-400 и др.

Установочные автоматы серий А-3100 и А-3300 предназначены для использования в цепях постоянного тока напряжением до 320 В и переменного тока напряжением до 400 В при частоте 50 Гц и номинальных токах от 15 до 600 А. Время-токовые характери­стики установочных автоматов определяются типом расцепители. Электромагнитный расцепитель обеспечивает мгновенную защиту от токов короткого замыкания (время срабатывания 0,02—0,04 с). Уставка на ток срабатывания в зоне короткого замыкания состав­ляет (4,2-4-14,0) /_ноМ применительно к автоматам первой, второй и третьей величин и (2,9-^7,0) /_ном применительно к автоматам четвертой величины.

Для комбинированного (электромагнитного и теплового) рас­цепители уставка на срабатывание при коротком замыкании составляет 5/_ном на постоянном и (7-й4) /_ном на переменном токе. Время срабатывания тепловых элементов расцепителей составляет в нагретом состоянии 1,5—2 ч при токе 1,5/_ном, а в хо­лодном состоянии 20—90 с при токе 5/_ном и 4—6 с при токе 7/_вом. Коммутационная способность автоматов серии А-3300 в зависи­мости от габаритов может иметь значения от 5 до 50 кА при постоянном токе и от 4 до 50 кА при переменном токе. Износо­устойчивость автоматов составляет 10 000 циклов включения-— отключения.

Установочные автоматы серии АК-50 рассчитаны на примене­ние в цепях постоянного тока напряжением до 320 Вив цепях переменного тока —■ до 400 В; защищенного исполнения—-на токи до 50 А, а брызгозащищенного — на токи до 25 А. Автоматы могут иметь расцепители на номинальные токи от 0,6 до 50 А (всего 20 номиналов: 0,6; 0,8; 1,0; 1,5;... 50 А). Существуют две модификации автоматов: в одной предусмотрены электромагнит-

Дата добавления: 2014-01-05