Защита дома от пожара и короткого замыкания

Знаете ли вы, что:

• 40 % смертей из-за бытовых проблем с электричеством приходится на детей до 9 лет.
• 50 % пожаров происходит из-за короткого замыкания.
• 12 человек погибают ежедневно от пожаров в жилых помещениях.
• 10 млн квартир в России подвержены риску возникновения проблем с электричеством.

Трагедии происходят по многим причинам, но основная — это пренебрежение защитной автоматикой на этапе планирования схемы домашней электросети.

В настоящее время используются три уровня защиты от проблем с электричеством: автоматические выключатели (АВ), устройства защитного отключения (УЗО), дифференциальные автоматические выключатели (дифавтоматы).

Автоматические выключатели

Они разрывают электрические цепи при коротком замыкании или повышенной нагрузке на электропроводку.

Важно знать: АВ защищают от пожара и короткого замыкания, но не спасают от поражения током!

Автоматические выключатели устанавливаются в распределительном щите. Они группируют бытовые приборы по мощности и месту расположения в доме. Например, группа из десяти ламп накаливания по 100 Вт каждая потребляет суммарный ток мощностью 1000 Вт и силой 4,5 А (сила тока тоже суммируется). Значит, для этой группы нужно использовать защитный автомат с номинальным током не больше 6 А. Если при аварии нагрузка вырастет выше 6 А, автомат отключит повреждённый участок.

Для каждой группы электропотребления рекомендуется ставить отдельный автомат. Например, для группы верхнего освещения на кухне, для посудомоечной или стиральной машины, для кухонных розеток и т. д. Это удобно: если случится проблема на одном из участков сети — отключится именно он, а не вся квартира. 

Ниже в таблице приведён пример подбора автоматических выключателей и УЗО от Schneider electric серии Easy9, исходя из мощности потребителей, номинального тока и типа отключения.

УЗО

Когда включается любой электроприбор, сила тока в сети кратковременно возрастает (пусковой ток). У одних приборов он меньше (чайник), у других больше (холодильник). Эта функция автомата предотвращает ложные срабатывания при включении/выключении потребителей тока.

Нажмите на изображение, чтобы раскрыть таблицу

От поражения током спасает УЗО — автоматическое устройство отключения. Это второй уровень безопасности. Например, по ряду причин произошла утечка тока, и под напряжением оказывается металлический корпус стиральной машины. Корпус изолирован, и ничего ужасного не произойдёт до тех пор, пока человек не прикоснётся к нему, — тогда ток пройдёт в «землю» сквозь тело человека и нанесёт серьёзную травму. Но если для подключения стиральной машины использовано УЗО, то в момент появления утечки тока на корпус машины сработает автоматика, цепь разорвётся и опасность будет устранена. Если человек случайно прикоснётся к части электрической сети под напряжением, УЗО также отключит питание этой цепи до того, как человек получит удар током, тем самым сохранив жизнь и здоровье.

Главный критерий выбора УЗО — это чувствительность к токам утечки (указан на корпусе в мА) Наиболее чувствительные — 10 мА, такие устанавливаются во влажных помещениях и детских. В остальных бытовых помещениях принято использовать устройства на 30 мА (см. таблицу).

Отдельного разговора заслуживают противопожарные УЗО, которые имеют более низкую чувствительность к токам утечки — как правило, 100 или 300 мА. Устанавливаются такие УЗО, как правило, в самом начале электрической сети и предотвращают ситуации, когда значительный ток утечки может нагреть, например, оболочку провода или часть стены, по которой этот провод проложен, и вызвать возгорание. Более низкая чувствительность позволяет организовать согласованную работу с другими УЗО, установленными ниже, и избежать ложных отключений электрической сети.

Дифференциальные автоматические выключатели

Дифавтоматы сочетают в себе функции УЗО и автоматического выключателя. Они являются универсальными устройствами, защищающими как от тока короткого замыкания и перегрузки, так и от поражения электрическим током (или пожара).

Это решение является более компактным, чем автомат и УЗО по отдельности. Такая компоновка позволяет уменьшить размеры электрического щита, при этом обеспечив требуемый уровень защиты. Кроме того, в ряде случаев, использование дифавтоматов является ОБЯЗАТЕЛЬНЫМ. Например, действующие нормативные документы требуют применения дифавтомата на вводе электрической сети деревянных домов.

Теперь вы разобрались в этом вопросе и знаете, как защитить своих близких и свой дом. Но! Выбирая оборудование, обязательно консультируйтесь со специалистом! Инженеры «Шнейдер электрик» будут рады помочь вам.

На правах рекламы

Защита от короткого замыкания: требования, особенности

Защита от короткого замыкания — это защита, отключающая электрическую цепь при возникновении в ней короткого замыкания.

Требования.

Обратимся к книге [1] автора Харечко Ю.В., который, проведя анализ нормативной документации, заключил следующее:

« Требования к защите электрических цепей от короткого замыкания приведены в разделе 434 «Защита от тока короткого замыкания» стандарта МЭК 60364‑4‑43 и разработанного на его основе ГОСТ Р 50571.4.43-2012 [2]. Стандартами предусмотрено обязательное выполнение в электроустановках зданий защиты от короткого замыкания проводников ее электрических цепей, как правило, посредством их отключения устройствами защиты от сверхтока, к которым, прежде всего, относятся автоматические выключатели и плавкие предохранители.

Автоматические выключатели — устройства, которые применяются для защиты от короткого замыкания (в качестве примера: А — однополюсные, Б — трехполюсные)

В соответствии с требованиями международного и национального стандартов устройства защиты от короткого замыкания должны отключать любые токи короткого замыкания вплоть до их номинальной коммутационной способности при коротком замыкании раньше, чем эти токи вызовут опасные повышения температуры проводников и контактов в местах их соединений или опасные механические воздействия на проводники. Эти устройства могут быть установлены в местах, где защита от токов перегрузки не требуется или ее выполняют другими защитными устройствами. »

Любое устройство защиты от короткого замыкания должно отвечать двум следующим условиям:

1. его номинальная коммутационная способность при коротком замыкании устройства должна быть не менее значения ожидаемого тока короткого замыкания в том месте, где оно установлено;
2. время отключения короткого замыкания в любой точке электрической цепи не должно превышать промежуток времени, в течение которого температура проводников достигнет предельно допустимого значения.

Для короткого замыкания продолжительностью до 5 с время отключения короткого замыкания можно приблизительно рассчитать по формуле: [2]

t = (k*S/I)²

где t – продолжительность, с;

S – площадь поперечного сечения проводника, мм²;
I – действующее значение тока короткого замыкания, А;
k – коэффициент, зависящий от материала проводника и его изоляции, начальной и конечной температур проводника и других условий. Значения этого коэффициента приведены в таблицах 43A обоих стандартов.

Харечко Ю.В. в своей книге [1] приводит пример подбора коэффициента k:

« Например, для медных проводников с поливинилхлоридной изоляцией и для соединений медных проводников, выполняемых пайкой, при начальной и конечной температурах, соответственно равных 70 °С и 160 °С, k = 115¹

. Для алюминиевых проводников с поливинилхлоридной изоляцией при указанных условиях k = 76². Для медных проводников с резиновой изоляцией при начальной и конечной температурах, соответственно равных 60 °С и 200 °С, k = 141, а для алюминиевых проводников k = 93. »

Также Харечко Ю.В. заостряет внимание на ошибках в таблице 43A ГОСТ Р 50571.4.43 [1]:

« Примечание 1: Эти данные в таблице 43A ГОСТ Р 50571.4.43 указаны неправильно. Для материала проводника «медь» коэффициент установлен равным 1, «паянные оловом» – 76. Кроме того, в таблице 43A ГОСТ Р 50571. 4.43 указан коэффициент, равный 115, для материала проводника «соединения меди», которого нет в стандарте МЭК 60364‑4‑43.

»

« Примечание 2: Эти данные в таблице 43A ГОСТ Р 50571.4.43 указаны неправильно. Для материала проводника «алюминий» коэффициент установлен равным 15. »

Харечко Ю.В. продолжает [1]:

« В стандарте МЭК 60364‑4‑43 указано, что для времени оперирования защитных устройств меньше 0,1 с, когда существенна асимметрия электрического тока, а также для токоограничивающих устройств защиты от сверхтока значение k²S² должно быть больше значения пропускаемой энергии I²t, заявленного производителем защитного устройства. Посредством характеристики I²t устройства защиты от сверхтока устанавливают его способность ограничивать ожидаемый сверхток в защищаемых им электрических цепях. Поэтому необходимо обеспечить следующее соотношение между характеристиками устройства защиты от сверхтока и защищаемых им проводников: I²t < k²S². »

« В ГОСТ Р 50571.4.43 рассматриваемое требование искажено относительно требования международного стандарта: «Для защитных устройств с времени срабатывания меньше 0,1 с и при значительной асимметрии тока токоограничение устройства защиты k²S² должно быть больше чем значение I²t, указанное производителем». В национальном стандарте характеристика проводников k²S² неправомерно упомянута в качестве характеристики защитного устройства, посредством которой оценивают его способность ограничивать сверхток. Однако такой характеристикой является характеристика I²t.

Если характеристики устройства защиты от перегрузки соответствует требованиям, предъявляемым к характеристикам устройства защиты от короткого замыкания, оно может быть использовано в качестве единого устройства, которое применяют и для защиты от перегрузки, и для защиты от короткого замыкания.

В противном случае следует применять два защитных устройства, согласовав их характеристики так, чтобы мощность короткого замыкания не превышала значения, которое может выдержать устройство защиты от перегрузки.

Особенности.

Об особенностях использования устройств для защиты от короткого замыкания хорошо, на мой взгляд, написал Харечко Ю.В. в своей книге [1]:

« В электроустановках зданий для защиты электрических цепей от коротких замыканий обычно применяют автоматические выключатели, соответствующие ГОСТ IEC 60898-1-2020 [3] и АВДТ, соответствующие ГОСТ IEC 61009‑1. По нормативным требованиям эти автоматические выключатели должны отключать короткие замыкания за промежуток времени менее, чем за 0,1 с.

Фактически они могут отключать короткие замыкания еще быстрее – менее чем за 0,01 с. Такое срабатывание автоматического выключателя происходит при сверхтоках, превышающих верхнюю границу стандартного диапазона токов мгновенного расцепления. Поэтому целесообразно обеспечивать следующее соотношение характеристик автоматического выключателя и короткозамкнутой электрической цепи:

kI_n ≤ I_{КЗ min},

где k – коэффициент, равный 5, 10 или 20 соответственно для автоматического выключателя, имеющего тип мгновенного расцепления B, C или D;
I_n – номинальный ток автоматического выключателя, А;
I_{КЗ min} – минимальный ток однофазного короткого замыкания в наиболее удаленной точке электрической цепи, защищаемой автоматическим выключателем, А.

Иными словами, минимальный ток однофазного короткого замыкания в наиболее удаленной точке электрической цепи должен быть больше или равен верхней границе стандартного диапазона токов мгновенного расцепления автоматического выключателя, который защищает эту электрическую цепь. Выполнение рассматриваемого условия позволит автоматическим выключателям наиболее быстро отключать токи короткого замыкания во всех электрических цепях, минимизировав их негативное воздействие на проводники и другое электрооборудование.

Указанное согласование характеристик автоматического выключателя и короткозамкнутой электрической цепи предопределяет следующие предпочтительные области применения автоматических выключателей с разными типами мгновенного расцепления.

Автоматические выключатели с типом мгновенного расцепления В, которые имеют стандартный диапазон токов мгновенного расцепления свыше 3 до 5 I_n, целесообразно применять для защиты от сверхтока большинства конечных электрических цепей в электроустановках индивидуальных жилых домов, в электроустановках квартир и других, им подобных, электроустановках. Например, с помощью таких автоматических выключателей можно выполнять защиту конечных электрических цепей освещения и штепсельных розеток. Препятствием, ограничивающим использование этих автоматических выключателей, является наличие больших пусковых токов электрооборудования.

Автоматические выключатели с типом мгновенного расцепления С, которые имеют стандартный диапазон токов мгновенного расцепления свыше 5 до 10 I_n, обычно используют для защиты от сверхтока электрических цепей, в которых возможны большие пусковые токи при включении электрооборудования, например, конечных электрических цепей освещения, в которых предусмотрено одновременное включение большого числа светильников, конечных электрических цепей, в состав которых входит электрооборудование с электродвигателями, и др.

Автоматические выключатели с типом мгновенного расцепления D, которые имеют стандартный диапазон токов мгновенного расцепления свыше 10 до 20 I_n, применяют для защиты от сверхтока тех электрических цепей, в которых имеются большие импульсные пусковые токи, появляющиеся, например, при включении трансформаторов, электромагнитных клапанов, больших емкостных нагрузок и др.

Автоматические выключатели, мгновенно срабатывающие при меньшей кратности номинального тока, чем автоматические выключатели с типом мгновенного расцепления В, используют для защиты от сверхтока электрических цепей с полупроводниковыми приборами, измерительных цепей с преобразователями, а также электропроводок большой протяженности. Однако диапазоны токов мгновенного расцепления для таких автоматических выключателей производители устанавливают по своему усмотрению, поскольку они не стандартизированы.

Для защиты от короткого замыкания конечных электрических цепей целесообразно использовать токоограничивающие автоматические выключатели, которые имеют класс ограничения электроэнергии 3 (см. табл. 3 в статье «Технические характеристики автоматических выключателей»), и токоограничивающие плавкие предохранители, поскольку токоограничивающие устройства защиты от сверхтока обеспечивают наиболее сильное снижение негативного воздействия токов короткого замыкания на проводники и другое электрооборудование. »

Список использованной литературы

1. Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 5// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2017. – № 2. – 160 c
2. ГОСТ Р 50571.4.43-2012
3. ГОСТ IEC 60898-1-2020

Защита от замыкания на землю (G) в автоматических выключателях

В автоматических выключателях помимо функций защиты от перегрузки (L), короткого замыкания (S), токовой отсечки (I) и защиты нейтрального проводника (N) может применяться защита от замыкания на землю.

Защита от замыкания на землю в автоматических выключателях

Идентификационная буква для защиты от замыкания на землю — «G» (от слова “ground”- земля).

Защита от замыкания на землю обнаруживает остаточные токи между фазами и заземленными токопроводящими частями. Функция защиты от замыкания на землю срабатывает, если ток замыкания на землю превышает установленный ток отключения Ig для установленного периода задержки tg.

В электронных расцепителях Siemens ETU560 LSIG, ETU860 LSIG выдержка времени защиты от замыкания на землю может быть реализована как независимая от тока, так и зависимая (функция I²t).

Принцип работы защиты

Для четырехполюсных автоматических выключателей и трехполюсных автоматических выключателей с дополнительным трансформатором тока в цепи N-проводника защита от замыкания на землю (G) рассчитывает векторную сумму токов трех фаз и нейтрального проводника. В замкнутой схеме данная сумма, называемая током утечки, равна нулю.

Id =IL1 + IL2 + IL3 + IN = 0.

При замыкании фазы на землю часть тока, в зависимости от пути его возврата к источнику питания, не замыкается через нулевой проводник, и сумма фазных и нулевого тока не равна нулю.

Id =IL1 + IL2 + IL3 + IN ≠ 0              

КЗ на землю в системе TN-S четырехполюсный автомат

Для трехполюсных автоматических выключателей, когда отсутствует необходимость в N-проводнике (например, для симметричной трехфазной нагрузки, такой как трехфазные двигатели) защита от замыкания на землю (G) рассчитывает векторную сумму токов трех фаз. При отсутствии замыкания на землю сумма токов трех фаз в такой системе равна нулю

Id =IL1 + IL2 + IL3 = 0.

При замыкании фазы на землю часть тока, в зависимости от пути тока, замыкается через землю или PE-проводник, в результате чего сумма фазных токов не равна нулю.

Id =IL1 + IL2 + IL3 ≠ 0

КЗ на землю в системе TN-S трехполюсный автомат

Если среднеквадратичное значение векторной суммы токов превышает установленное значение отключения Ig за время установленной задержки tg, защита срабатывает.

Id ≥ Ig.

Применение защиты

Автоматические выключатели, оснащенные расцепителями с функцией защиты от замыкания на землю (G), обычно используются в распределительных подстанциях СН/НН для защиты трансформаторов и распределительных линий.

Функция G эффективно применяется в электрических установках с системами заземления ТТ и TN-S, а также в системах TN-C-S, где она ограничивается той секцией установки, которая имеет собственный нейтральный провод (N), ответвленный от проводника PE и проложенный отдельным проводом.

Система заземления ТТ Система заземления TN-S Система заземления TN-C-S

В системах TN-C функция защиты G не применяется, поскольку у них единственный проводник используется одновременно в качестве нейтрального и защитного проводника. Таким образом, при возникновении замыкания на землю сумма токов, которую определит электронный расцепитель автоматического выключателя, будет равна нулю (при условии, что отсутствует ответвление тока замыкания на землю помимо PEN-проводника).

Также согласно ПУЭ в цепи защитных проводников запрещено включать коммутационные устройства.

Система заземления TN-C

В системе IT функция защиты от замыкания на землю (G) не используется.

Объясняется это просто. В системе заземления IT отсутствует прямое соединение нейтрали трансформатора с землей.

Система заземления IT

При однофазном замыкании на землю в такой системе значения тока замыкания на землю мало (от нескольких микроампер до 2 А, в зависимости от размера электроустановки) и определяется емкостью фаз относительно земли и активным сопротивлением изоляции.

КЗ на землю в системе IT

Уставка срабатывания защиты от замыкания на землю (G) оказывается значительно выше тока замыкания на землю, то есть защита попросту не сработает.

Автор статьи, инженер-проектировщик систем релейной защиты станций и подстанций

Защита проводки от перегрузки и короткого замыкания — как сделать правильно

Добрый день, уважаемые читатели сайта «Заметки электрика».

Давно хотел написать статью про короткое замыкание. Но все как то не доходили руки.

Сегодня решился, потому как повлияли на меня последние события, произошедшие на распределительной подстанции нашего предприятия.

Ранее в статьях мы говорили, что повреждения в электроустановках вызывают короткие замыкания, или сокращенно, к.з.

Короткое замыкание — это одно из самых тяжелых и опасных видов повреждения.

Вы спросите почему? Читайте ниже.

Что же такое короткое замыкание?

Википедия на этот вопрос отвечает, что  короткое замыкание — это:

Определение прочитали.

А теперь давайте рассмотрим подробно, что же происходит с параметрами электроустановки в момент короткого замыкания.

При возникновении короткого замыкания,  напряжение на источнике питания, а правильнее назвать ЭДС, замыкается «накоротко» через небольшое (малой величины) сопротивление кабельных и воздушных линий, обмоток трансформаторов и генераторов. Отсюда и название «короткое замыкание».

В «накоротко» замкнутой цепи появляется ток очень большой величины, который и называется током короткого замыкания.

Классификация коротких замыканий

Рассмотрим классификацию коротких замыканий.

Короткие замыкания разделяются по количеству замкнувшихся фаз:

• трехфазные короткие замыкания
• двухфазные короткие замыкания
• однофазные короткие замыкания

Короткие замыкания разделяются по замыканию:

Короткие замыкания разделяются по количеству замкнувшихся точек в сети:

• в одной точке
• в двух точках
• в нескольких точках (более двух)

Пример

Рассмотрим пример.

Допустим, что наш потребитель питается с подстанции через воздушную линию (ВЛ) электропередач. Питающая линия является транзитной, поэтому питание потребителя осуществляется отпайкой от линии ВЛ в точке «О».

Пунктирной линией под номером 2 показан уровень напряжения на протяжении всей воздушной линии до возникновения короткого замыкания. 

• По рисунку видно, что напряжение в любой точке электрической сети равно разнице ЭДС источника питания и падения напряжения в электрической цепи до необходимой нам точки.
• Например, напряжение в точке «О» можно рассчитать по формуле:
• Uо = E — I*Zo, где

• E — ЭДС источника питания, в нашем случае генератора
• Zo — полное сопротивление воздушной линий от источника питания до точки «О» (состоит из активного и реактивного сопротивления)
• I — ток, протекающий по воздушной линии в данный момент времени.

Аналогично, можно рассчитать напряжение в любой точке нашей воздушной линий.

Предположим, что по каким-либо причинам произошло короткое замыкание на воздушной линии, но за пределами нашей отпайки. Назовем эту точку короткого замыкания буквой «К».

Что же произойдет в момент короткого замыкания?

В момент короткого замыкания по воздушной линии проходит уже не номинальный ток, а  ток короткого замыкания большой величины, поэтому возрастает падение напряжения на каждом элементе электрической цепи. А именно на сопротивлении Zo и Zк.

Самое наибольшее снижение напряжения будет в месте короткого замыкания, т.е. в точке «К». В остальных точках воздушной линии, удаленных от места к.з., напряжение снизится чуть меньше (это видно на рисунке — линия под номером 1).

В одной из своих статей я привел наглядный пример расчета токов короткого замыкания. Переходите по ссылочке и знакомьтесь с материалами.

Последствия от короткого замыкания

Мы уже выяснили, что в момент короткого замыкания происходит резкое увеличение величины тока и снижение напряжения, что приводит к следующим последствиям.

1. Разрушения

Вспомним немного физику.

По закону известного физика Джоуля-Ленца, ток короткого замыкания, протекая по активному сопротивлению электрической цепи в течение некоторого времени, выделяет в нем тепло, которое рассчитывается по формуле:

В точке короткого замыкания это тепло, а также пламя электрической дуги, производят огромные разрушения. И чем больше ток короткого замыкания и время его прохождения по цепи, тем больше будут разрушения.

Чтобы было понятно Вам насколько эти разрушения масштабны, ниже приведу примеры из своей практики.  

Короткое замыкание в кабине трансформаторов

Привод переключающего устройства РПН. Короткое замыкание произошло в обмотке асинхронного двигателя

2. Повреждение изоляции

Во время прохождения тока короткого замыкания по неповрежденным линиям, происходит их нагрев выше предельной допустимой температуры, что приводит к повреждению их изоляции.

Активная часть трансформатора. Короткое замыкание произошло по причине повреждения изоляции

Повреждение изоляции кабельной линий привело к короткому замыканию

Короткое замыкание кабеля. Последствия

3. Потребители и электроприемники

Снижение напряжения при коротком замыкании нарушает нормальную работу потребителей и электроприемников электрической энергии.

Например, асинхронный электродвигатель  при снижении напряжения сети может вообще остановиться, т.к. момент его вращения может оказаться меньше момента сопротивления и трения механизмов.

Также нарушается нормальная работа и осветительных остановок. Здесь я думаю объяснять не требуется.

1. Смотрите наглядное видео про причины и последствия короткого замыкания в электроустановке 400 (В) на одной из наших подстанций:
3. А вот уже случай по-серьезнее — трехфазное короткое замыкание в сети 10 (кВ).
5. Вот еще фрагменты аварии, которая возникла по причине короткого замыкания в разделке кабеля 10 (кВ):

P. S. В завершении статьи на тему короткое замыкание, хочется подтвердить сказанное в начале своей статьи, что короткое замыкание является самым опасным и тяжелым видом повреждения, которое требует мгновенного и быстрого реагирования и отключения поврежденного участка цепи.  

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Защита от короткого замыкания

Короткие замыкания происходят в любых электроустановках, вне зависимости от их сложности. Даже если электропроводка новая, светильники и розетки исправны, а электрооборудование выпущено известными на весь мир производителями, от коротких замыканий не застрахован никто. И от них нужно защищаться.

Устройства защиты от аварийных режимов в сети

Предохранители – самые простые устройства защиты. Раньше для ликвидации аварийных режимов в бытовых электропроводках применяли только их. В некоторых устройствах предохранители применяются и по сей день. Причина – они обладают высоким быстродействием и незаменимы для защиты полупроводниковых устройств.

После срабатывания предохранитель либо заменяется на новый, либо внутри него меняется плавкая вставка. Вставки для одного и того же корпуса предохранителя выпускаются на разные номиналы токов. Но необходимость держать на объекте или в квартире запас плавких вставок для оперативной замены является недостатком предохранителей.

Самым распространенным предохранителем в советское время была «пробка».

Предохранитель — «пробка»

На смену им пришли автоматические пробки типа ПАР, выпускавшиеся на токи 10, 16 и 25 А. Они вворачивались на место пробок, были многоразового использования и имели два защитных элемента, называемых расцепителями. Один защищал от коротких замыканий и срабатывал мгновенно, второй – от перегрузок и срабатывал с выдержкой времени.

ПАР-10

Такие же расцепители имеют и все автоматические выключатели, пришедшие на смену предохранителям. Мгновенный расцепитель называют электромагнитным, потому что в основу его работу положен принцип втягивания штока катушки при превышении номинального тока. Шток ударяет по защелке и пружина размыкает контактную систему выключателя.

Расцепитель, действующий с выдержкой по времени называют тепловым. Работает он по принципу терморегулятора в утюге или электронагревателе.

Биметаллическая пластина при прохождении по ней тока нагревается и медленно изгибается в сторону. Чем больше ток через нее, тем быстрее происходит изгиб. Затем она действует на ту же защелку, и автомат отключается.

Если воздействие тока прекратилось, пластина остывает, возвращается в исходное положение, и отключения не происходит.

В старых электрощитах еще сохранились автоматические выключатели в карболитовом корпусе типов А-63, А3161, или более современные АЕ1030. Но все они уже не удовлетворяют современным требованиям.

Автоматический выключатель А-63автоматические выключатели серии А3161Автоматический выключатель АЕ 1031

Они изношены, и их механическая часть либо заржавела, либо утратила быстродействие. И не в каждом из них есть мгновенная защита от короткого замыкания. В некоторых аппаратах устанавливался только тепловой расцепитель. Да и скорость срабатывания электромагнитного расцепителя у автоматов этих серий ниже, чем у модульных.

Поэтому такие защитные устройства нужно менять на современные, пока они своим бездействием не натворили дел.

Принципы построения защиты

В многоквартирных домах автоматы установлены в щитке на лестничной площадке. Для защиты квартир этого достаточно. Но если Вы при замене электропроводки установили у себя персональный щиток, то в нем на каждую группу потребителей лучше установить персональный автомат. Тому есть несколько причин.

1. При замене розетки вам не понадобится отключать свет в квартире и пользоваться фонариком.
2. Для защиты некоторых потребителей вы снизите номинальный ток автомата, что сделает их защиту чувствительнее.
3. При повреждениях в электропроводке можно оперативно отключить аварийный участок и оставить в работе остальное.

В частных домах в качестве вводных используются двухполюсные выключатели. Это необходимо для случая ошибочного переключения на подстанции или линии, в результате которого фаза окажется на месте нуля. Использование двух однополюсных выключателей для этой цели недопустимо, так как может отключится тот, что в нуле, а фаза останется.

Двухполюсный автоматический выключатель

Нецелесообразно использование трехполюсного выключателя в качестве эквивалента трех однополюсных. Снятие планки, объединяющей три полюса не поможет. Внутри выключателя есть тяги, отключающие оставшиеся полюса при срабатывании одного из них.

При применении УЗО обязательно защитить эту же линию и автоматическим выключателем. УЗО защищает от токов утечки, но не защищает от коротких замыканий и перегрузок. Функции защиты от утечки и аварийных режимов работы совмещены в дифференциальном автомате.

Дифавтомат

Выбор автоматических выключателей

При замене старого автоматического выключателя новый устанавливайте на тот же номинальный ток. По требованиям Энергосбыта номинальный ток выключателя принимается, исходя из максимально разрешенной нагрузки.

Распределительная сеть устроена таким образом, что с приближением к источнику электроснабжения номинальные токи аппаратов защиты увеличиваются. Если ваша квартира включена через однофазный автоматический выключатель на 16 А, то все квартиры в подъезде могут быть подключены к трехфазному автомату на 40 А и равномерно распределены по фазам.

В случае, если при коротком замыкании ваш автомат не отключится, через некоторое время от перегрузки сработает защита у подъездного. Каждое последующее защитное устройство резервирует предыдущее. Поэтому не стоит завышать значение номинального тока автоматического выключателя.

Он может не сработать (не хватит тока) или отключится вместе с группой потребителей.

Современные модульные автоматические выключатели выпускаются с характеристиками «В», «С» и «D». Отличаются они кратностью токов срабатывания отсечки.

Характеристика	Кратность тока отсечки	Применение
D	10 — 14 Iном	Электродвигатели
В	2 — 5 Iном	Конечные потребители без пусковых токов
С	5 — 10 Iном	Во всех остальных случаях

Будьте внимательны с применением автоматов с характеристиками «D» и «В».

И помните: если короткое замыкание не отключить, оно приведет к пожару. Позаботьтесь об исправности защиты, и живите спокойно.

Как защитить жилье от проблем с электропроводкой

По
официальной статистике короткое замыкание является наиболее частой причиной
возникновения пожаров в жилых зданиях.

Самые распространенные случаи возгораний
связаны с неисправностью электрооборудования и неосторожностью пользователей.

О
том, как повысить электробезопасность собственного или съемного жилья,
рассказывает Александр Беспалов, руководитель отдела продукции компании Eaton.

По данным МЧС за январь-сентябрь
2017 года, почти 30 тыс. пожаров произошло из-за «нарушения правил устройства и
эксплуатации электрооборудования и бытовых электроприборов». Сюда же входят
случаи возгораний, вызванных коротким замыканием и перегрузкой электросети.

Основные опасности для жилья

Статистика убедительно доказывает,
что угроза номер один – это короткое замыкание, в результате которого выделяется
большое количество тепла, происходит разрушение изоляции электропроводки и
впоследствии возникает возгорание. К аварийной ситуации могут привести разные
причины: воздействие влаги, тепла, агрессивных сред на изоляцию проводов,
перегрузка электросети. Например, замыкание произойдет, если в электрическую
розетку попадет вода.

Часто в бытовых условиях можно
наблюдать искрение – между
проводниками возникает электрический разряд, который может привести к возгоранию.
Это может произойти из-за неплотного контакта между розеткой и вилкой или, например,
плохо закрепленного выключателя.

Также пользователям следует
опасаться перегрузки сети – ситуации,
когда суммарный ток, проходящий в проводах, превышает номинальное значение.

В
результате провод сильно нагревается и, в случае неправильно подобранного
устройства защиты, происходит оплавление изоляции.

В случае, если устройство
защиты подобрано правильно, и отключит цепь, то частый нагрев изоляции может
вызвать её преждевременное старение и разрушение.

Выявляем уязвимые места

Если вы снимаете или покупаете жильё с уже готовой инфраструктурой,
непременно проведите ревизию. Особая тщательность требуется, если в квартире планируют
проживать или периодически находиться пожилые люди, дети или животные. Система
электропитания может находиться в настолько плохом состоянии, что её придётся поменять
полностью, а это проще сделать до въезда..

Следует проверить:

• состояние изоляции электропроводки. Если на открытых частях
  электропроводки изоляция рассыпается, то вся линия нуждается в замене. Если идет
  речь о съемной квартире, стоит подумать о поиске другого жилья.
• розетки, патроны и выключатели. Все они должны быть качественными,
  плотно держаться в стене и работать без искрения. Правильное количество и
  размещение розеток практически исключает применение тройников и удлинителей.
• сечение кабеля в распределительных коробках и помещениях. Для
  квартиры со стандартным набором техники оно составляет не менее 2,5 кв. мм (т.
  е. диаметр провода – 1,78 мм). Соединение проводов должно осуществляться
  исключительно при помощи сжимов, клемников или пайки – обычная скрутка может
  стать причиной пожара.
• места соединений проводов. Зачастую по соображениям экономии
  используется комбинированная проводка: розетки подключаются медными проводами,
  а осветительные приборы – алюминиевыми. В этом случае соединение разных
  металлов выполняется через специальные зажимы или колодки, чтобы не допустить
  их прямого контакта, вызывающего сильное окисление места стыка, которое в свою
  очередь приводит к нагреву и обгоранию.
• количество и качество автоматов в щитке. Грамотное решение в
  современной квартире – разделить жильё на отдельные зоны (комнаты), каждая из
  которых запитываетсяотдельными кабелями на два
  автоматических выключателя — освещение и группы розеток. Для наиболее мощных и/или
  постоянно работающих приборов, к примеру, на холодильник или стиральную машину,
  рекомендуется поставить отдельный автоматический выключатель или УЗО. Это нужно для того, чтобы при отъезде на 2-3
  дня можно было обесточить квартиру, оставив работающей только «холодильную»
  линию.

Расположенные в щитке автоматические выключатели должны быть новыми и их
номинал должен соответствовать сечению проводки. Все зоны с прямым доступом к
воде (кухня, ванная, туалет) целесообразно защитить УЗО (устройством защитного
отключения) и установить там розетки, защищённые от попадания влаги.

При осмотре следует учитывать и
ряд косвенных факторов. Угроза возгорания возрастает, если при отделке жилья использовались
легковоспламеняющиеся материалы (напольные покрытия или обои, содержащие
токсичные элементы). В этом случае необходимо минимизировать риски и заменить
некоторые предметы интерьера.

Если в ходе ревизии у вас
возникают сомнения, призовите на помощь специалиста. Все решения по конкретной
ситуации обсудите вместе с ним.

Как предотвратить короткое замыкание

• Не перегружать сеть или её отдельные участки. Как правило,
  перегрузка происходит там, где работают мощные устройства (чайник, утюг, печь и
  т. д.), запитанные по проводам небольшого сечения – скажем, через купленный на
  рынке дешёвый удлинитель, – да ещё и при одновременной работе. Покупая новый
  прибор (например, электроводонагреватель), оцените, выдержит ли его проводка.
• Своевременно устранять неполадки. Если у вас регулярно искрит
  розетка, греется участок провода, выбивает автомат в щитке, не ждите катастрофы
  – разберитесь с проблемой. Если в доме ощущается запах горелой изоляции или наблюдается задымление, отключите электричество в щитке, а уже
  потом приступите к поиску проблемного участка и устранению неисправности. Если
  же нет возможности быстро добраться до щитка, а признаки горения всё заметнее,
  вспомните, что тушить проводку водой нельзя – для этой цели используются
  специальные огнетушители.
• Отключите питание для электроприборов (за исключением необходимых)
  и приведите квартиру в порядок, если уезжаете на длительное время.
• Выяснить местонахождение
  проводки до начала ремонтных работ. Не
  начинайте ремонт стен или пола, не проверив местонахождение проводки, есть
  вероятность повредить их при сверлении.
• Избегайте покупки мощных электроприборов для съемной квартиры.

Современные решения для защиты

Самый распространённый и
наиболее действенный способ защиты зданий от пожара, возникшего по причине
короткого замыкания и прочих нештатных ситуаций, – обесточить электросети на
ранней стадии. Как раз для этого используются автоматические выключатели (они же по-простому – «автоматы»). 

Сегодня они устанавливаются в щитках по умолчанию и срабатывают при мгновенных
бросках тока и незначительном превышении номинальной нагрузки. В обоих случаях
электроприбор и/или проводка начинает опасно нагреваться (быстро или медленно),
а это, как мы сказали выше, – пожароопасная ситуация.

Но одного выключателя может быть
недостаточно. В ряде случаев целесообразно применять и уже упомянутые выше устройства защитного отключения (УЗО). Они защищают человека от поражения электрическим током и предотвращают
от случайного возгорания кабелей проводки и подключаемых шнуров электроприборов.

Еще стоит присмотреться к устройству защиты от дугового пробоя.
Его применение резко снижает вероятность возникновения пожаров из-за плохих
контактов и повреждённой электропроводки.

Все эти перечисленные
возможности могут быть реализованы как по отдельности, так и в рамках одного
готового комплексного решения, способного обезопасить квартиру или здание от
всех угроз, связанных с неисправностями электросистемы: тепловой перегрузки
проводки, коротких замыканий, токов утечки и электрической дуги. В частности,
эти функции выполняет разработанное компанией Eaton устройство AFDD+,
основанное на цифровом методе обработки токового сигнала и сочетающее высокую
чувствительность и точность обнаружения дефектов.

Стоит обратить внимание, что
подбирать новое электрооборудование лучше при участии специалиста.

К безопасности жилья следует относиться очень серьезно и не
перекладывать ответственность за его сохранность на коммунальные службы,
прежних владельцев или арендодателей. Начните беглый осмотр самых уязвимых
мест, установите современное электротехническое оборудование и соблюдайте
простые правила обращения с электроприборами. Всё это поможет избежать
множества неприятностей.

Защита кабеля от перегрузок

Ситуации, когда нарушается тепловой баланс в системе электроснабжения, называют перегрузкой электросхемы.

В норме протекание тока сопровождается выделением небольшого количества тепла, при этом система электроснабжения сохраняет нормальную работоспособность.

Сильное повышение температуры провоцирует воспламенение изоляции, замыкание и пожар. Перегрузка может возникнуть из-за неправильного подключения, эксплуатации или повреждения токопроводящих кабелей

Суммарный ток, проходящий по проводам, превышает максимально допустимое значение и жила накаляется. Температура нагрева зависит от сечения жилы — чем меньше этот показатель, тем выше будет плотность тока. Например, кабель сечением 10 мм2 при максимальных нагрузках лишь слегка нагреется, а кабель в 1 мм2 сгорит за считанные минуты.

Защита сети от перегрузки

Хуже всего перегрузку сети переносят кабели с пластиковой изоляцией и трубы из аналогичного материала, при помощи которых монтируется система электроснабжения объекта. Трубы из винилпласта более устойчивы к возгораниям, поэтому их используют гораздо чаще.

В загородных жилых домах перегрузки сети представляют серьезную опасность жизни людей. Как правило, все имеющиеся бытовые и осветительные приборы запитываются от одной сети, а предохранители рассчитаны на воздействие тока короткого замыкания или отсутствуют вовсе.

Сама по себе единоразовая перегрузка не так опасна, как короткое замыкание. Однако постоянные перегрузки провоцируют многочисленные повреждения изоляционного слоя, что рано или поздно станет причиной замыкания клемм и воспламенения проводов.

Явным признаком частых перегрузок в домашней сети электроснабжения является частое срабатывание автоматических выключателей или перегорание предохранительных устройств.

Чтобы избежать подобного сценария, рекомендуется придерживаться простых правил:

• Ежегодно осуществлять проверку целостности электропроводки и работоспособности предохранительного оборудования;
• Ограничивать использование удлинителей, тройников и других подобных устройств. Вместо этого можно установить несколько дополнительных розеток, подключенных к щитку отдельной линией;
• Не прокладывать кабели и провода под ковровыми покрытиями, линолеумом и другими легковоспламеняющимися напольными покрытиями;
• Если один или несколько выключателей постоянно нагреваются и чувствуется запах паленой пластмассы, элемент следует заменить, предварительно отключив электричество. Во избежание поражения током лучше всего доверить выполнение подобных работ специалистам.

Хорошую защиту от перегрузки обеспечивают магнитные пускатели с тепловым реле и автоматические выключатели, оснащенные тепловыми расцепителями.

Такие устройства надежно защищают сеть от перегрузок, однако не обеспечивают достаточный уровень безопасности при коротком замыкании. Поэтому в комплекте с ними рекомендуется устанавливать плавкие предохранители.

В продаже имеется много автоматических выключателей комбинированного типа, в которых присутствуют электромагнитные и тепловые расцепители.

Такие устройства обеспечивают одновременную защиту от перегрузок и замыканий.

Расчет электрической проводки

Чтобы избежать перегрузок сети, на этапе монтажа проводки в помещении важно правильно рассчитать будущую нагрузку на сеть.

Для этого нужно суммировать мощность энергопотребления всех имеющихся электроприборов с учетом периодичности их эксплуатации.

Также нужно помнить о том, что кабель со слишком маленьким сечением не выдерживает больших нагрузок и имеет высокую скорость нагрева. Не менее опасна так называемая скрытая проводка — провода греются сильнее тех, которые проложены поверх стен.

Схема электроснабжения квартиры или частного дома должна быть составлена с учетом всех розеток, бытовых и осветительных приборов. Проводка, смонтированная таким образом, будет надежно защищена от коротких замыканий и перегрузок.

Как защитить проводку от перегрузки и короткого замыкания?

Главная задача электрика – сделать проводку надёжной и безопасной. В результате аварий может произойти возгорание или людей ударит током. Аварии возникают из-за повышенного тока и коротких замыканий. В результате через проводники протекает слишком большой ток, они греются и на них плавится изоляция, возникает искрение или дуга.

• Как же защитить проводку от короткого замыкания?
• Чтобы понять опасность протекания повышенного тока через провода нужно вспомнить два важных закона физики из курса «электричество и магнетизм».
• Первый — это закон Ома:
• Ток в цепи прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.
• Это значит, что если в цепи малое сопротивление – ток будет большим, а если большое – то маленьким, а также при повышении напряжения ток растёт вместе с ним.
• Второй закон, о котором нужно сказать — это закон Джоуля-Ленца:
• Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивления участка.

Что это значит? То, что, чем больше сопротивление проводника или ток через него – тем больше тепла выделится на нём. То есть когда через провода протекает ток – они греются. У каждого проводника есть определенное сопротивление.

Чтобы проводник не перегревался подбирают нужное сечение под определенный ток. Чтобы жила не грелась — тепло должно рассеиваться в окружающую среду, рассеивается оно тем быстрее, чем больше площадь, с которой оно рассеивается.

В связи с этим тонкие провода под большой нагрузкой начинают греться и становятся горячими, а толстые – успевают отдать тепло наружу, и их температура остаётся почти неизменной. Если температура проводника будет слишком высокой, вплоть до покраснения жилы – изоляция оплавится.

1. Сечение проводника — первый шаг к защите от перегрузки.
2. Под каждую нагрузку выбирают провод или кабель с жилами определенного поперечного сечения.
3. Защитная аппаратура.

Автоматический выключатель – это основной коммутационный аппарат для защиты проводки от перегрузки и коротких замыканий. Главное, что нужно запомнить – автоматический выключатель защищает КАБЕЛЬ, ШНУР или ПРОВОД от возгорания или перегорания, но никак не оборудование или людей.

Электромагнитный расцепитель – это соленоид внутри которого есть сердечник. При протекании большого тока – соленоид выталкивает сердечник и приводит в движение механизм отключения. Это своего рода реле тока.

От правильности выбора номинала и типа время-токовой, характеристики зависит безопасность его использования.

Дифференциальная защита от утечек.

УЗО – устройство защитного отключения, создано для защиты при утечке тока. Это нужно для: защиты человека при случайном касании токопроводящих частей под напряжением (оголенные провода, корпус поврежденного электроприбора), а также утечки тока на заземленные корпуса, трубопроводы, элементы строительных конструкций и прочего.

• УЗО отслеживает сколько тока прошло по фазному и сколько по нулевому проводнику, если есть разница между проводами – значит произошла утечка и силовые контакты размыкаются.
• Таким образом обеспечивается безопасность людей, а также снижение риска дальнейшего развития утечки до короткого замыкания, при повреждениях изоляции, что особенно важно в деревянном доме, например.
• Другой тип защитных приборов – дифавтомат, совмещает в себе функции УЗО и автоматического выключателя.
• Ограничитель мощности.

Следующий прибор отключает нагрузку в случае превышения мощности. Это Реле ограничения мощности.

Хоть это устройство и не является по своей сути защитным и его используют в большей степени энергосбытовые или сетевые компании для контроля и ограничения потребления электроэнергии, свыше установленной в нормальной или уменьшения этой величины в аварийной ситуации. Изделие отслеживает потребляемую мощность и в случае её превышения отключает потребителя.

Безопасность и долговечность работы электропроводки лежит на трёх китах:

1. Правильный выбор сечения кабельных изделий.
2. Установка автоматических выключателей и других приборов защиты нужных номиналов. Покупайте их только в сертифицированных магазинах, чтобы не нарваться на подделку, отдавайте предпочтение таким брендам, как ABB, Schneider Electric, а из более дешевых — отечественный КЭАЗ (г. Курск).
3. Правильная эксплуатация электрообрудования.

Защита кабелей от токов короткого замыкания

•     Сейчас при проектировании электроустановок для защиты электрических сетей в основном используют автоматические выключатели. Основными причинами их неспособности защитить кабель являются:
• — производственный брак;
• — выход из строя в процессе работы;
• — использование выключателя с более высоким номинальным током, чем предусмотрено проектом, либо неверно выполненные расчеты в проекте, либо  выполнение электромонтажных работ без проекта электрической сети;
• — замена типа автоматического выключателя на такой, у которого электромагнитный расцепитель рассчитан на большее значение тока;

— отсутствие защиты от сверхтока, когда вместо дифференциального автоматического выключателя в электрошкаф устанавливают обычное УЗО. Такое, к сожалению, тоже бывает, особенно когда электромонтажные работы выполняют мастера широкого профиля: штукатур-маляр-каменщик-сантехник и он же электрик. А про необходимость проектирования электрической сети и авторского надзора проектировщиков за выполнением работ заказчики забывают;

— использование переносок и удлинителей  (как например, описано в статьях Сопротивление цепи фаза — ноль и Нагрев кабелей при коротком замыкании (часть 1)), увеличивающих длину групповой линии, вследствие чего ток короткого замыкания становится меньше порога срабатывания электромагнитного расцепителя;

 — использование контрафактных автоматических выключателей, произведенных в неустановленных местах из некачественных комплектующих. В конце 20 и в первые годы 21 века ими были переполнены строительные рынки, и сейчас они встречаются довольно часто.

    С учетом вышеперечисленных причин автоматические выключатели уступают по надежности предохранителям с плавкой вставкой.

Плавкая вставка слишком проста в изготовлении (по сравнению с автоматическим выключателем), что бы при ее производстве допустить такой брак, от которого вставка не расплавилась бы от тока короткого замыкания, а стоимость плавких вставок слишком мала, что бы их начали подделывать на каком нибудь доморощенном производстве.

Но, вследствие необходимости замены предохранителя после каждой перегрузки или замыкания сети, их использование неустанно сокращается. Кроме того автоматический выключатель одновременно является и аппаратом управления, позволяя отключать электрическую цепь.

    Существенно повысить надежность электропроводки можно за счет последовательного включения предохранителя с плавкой вставкой и автоматического выключателя. Основную защиту должен обеспечивать автоматический выключатель.

Плавкую вставку надо подбирать так, что бы она разрывала электрическую цепь при возникновении короткого замыкания только в случае отказа автоматического выключателя.

Во взрывоопасных помещениях и там, где используются строительные конструкции из легкосгораемых материалов, такое включение обеспечивает повышенную защиту от  пожара.

    Использование подобной совмещенной защиты кабелей показано на Рис.

1, на котором отображены время – токовые характеристики автоматического выключателя с номинальным током 16 Ампер с характеристикой отключения «С» по стандарту IEC-EN60898 (кривые 1 и 2) и предохранителя ППН с плавкой вставкой gG-gL на 20 А (кривые 3 и 4, по данным из каталога «Предохранители плавкие низковольтные» Кореневского завода низковольтной аппаратуры). Время отключения автоматического выключателя находится в зоне, ограниченной кривыми 1 и 2. Время отключения предохранителя находится в зоне, ограниченной кривыми 3 и 4.

 

    Показанная совмещенная защита кабельной линии автоматическим выключателем и предохранителем с плавкой вставкой рассчитана на защиту кабеля с медными жилами сечением 2,5 мм2.

Как видно из приведенных графиков, плавкая вставка будет перегорать при токах более 30 А и менее порога срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя.

При проектировании электропроводки проектировщик всегда выбирает сечение кабеля так, что бы ток короткого замыкания был значительно больше порога срабатывания электромагнитного расцепителя.

Но часто после стихийной модернизации электрической сети возникают рассмотренные здесь ситуации. Хотя по нормам эксплуатации электроустановок все изменения в электрической сети должны быть согласованы с проектировщиком и отражены в проекте электропроводки.

    В первую очередь нас интересуют кривые 1 и 3, отображающие максимальное время срабатывания аппаратов защиты в пределах их технологического разброса.

При защите кабеля только автоматическим выключателем при токе короткого замыкания 150 А температура медных жил сечением 2,5 мм2 превысит температуру 140 градусов (Таблица 4 в работе Нагрев кабелей при коротком замыкании (часть 2)).

В случае защиты кабеля с сечением жил 1,5 мм2 температура жил достигнет 300 — 400 градусов (Таблицы 1 и 2 в работе Нагрев кабелей при коротком замыкании (часть 1)).

На практике столь длительные короткие замыкания обычно прерываются выгоранием соединений в клеммных коробках и розетках и сопровождаются яркой искрящейся вспышкой, которая и является источником пожара. Но, при наличии предохранителя, плавкая вставка сгорит менее чем за  0,3 секунды, не допустив перегрев кабеля и выгорания контактных соединений.

    Рассматриваемый случай, когда ток короткого замыкания равен 150 А при использовании автоматического выключателя С16, является аварийным и может быть вызван либо допущением ошибок в проекте электропроводки при расчете линии, либо удлинением кабельной линии в процессе модернизации электроустановки без предварительных расчетов. В результате чего  величина тока короткого замыкания оказалась ниже порога срабатывания электромагнитного расцепителя.

                                                                                                                                                    7 апреля 2013 г.

              К ОГЛАВЛЕНИЮ 

Предохранитель на силовой провод

Предохранители устанавливают для защиты силовых проводов от перегрева при перегрузках или неисправностях. Номинал устройства защиты в самом простом случае должен быть меньше или равен номинальной токовой нагрузке проводника. Каждый провод, подключенный к аккумуляторной батарее, должен быть защищен предохранителем

Виды защиты

Номинал устройства защиты должен соответствовать токонесущей способности провода, которая определяется сечением и допустимой рабочей температурой изоляции проводника.

Зависимости между этими величинами сведены в таблицы. Поэтому кажется, что имея их выбрать силовой предохранитель не сложно. Однако правильно сделать это можно только зная для чего он предназначен.

 Для защиты от короткого замыкания или от перегрузки.

Защита от короткого замыкания

Короткое замыкание — это состояние электрической цепи, при котором ток течет от источника напряжения, но возвращается к нему минуя предполагаемую нагрузку. Короткое замыкание возникает из-за поврежденной изоляции или неправильного подключенного оборудования. Ток при коротком замыкании чрезвычайно высок и ограничен только мощностью источника и сопротивлением проводов.

Защита от короткого замыкания является основной для проводников с примерно постоянной нагрузкой. Сила тока в рабочем режиме меньше токонесущей способности такого проводника.

А при коротком замыкании, когда ток многократно возрастает и превышает номинальную токовую нагрузку, нагреться проводнику не дает предохранитель, который выдерживает высокий ток менее секунды, после чего плавится и разрывает цепь.

Характеристики предохранителей на силовой провод:

Точное значение тока отключения для предохранителя, защищающего провод при коротком замыкании, не принципиально. Подходит устройство с номиналом равным токонесущей способности провода. Для защиты от короткого замыкания используют предохранители MIDI или ANL

Защита от перегрузки

Перегрузка возникает при работе двигателя, инвертора или одновременном включении в розетки большего, чем предусмотрено, количества устройств.

Если ток в цепи возрастает и течении продолжительного времени держится на уровне 110-150% от номинальной токовой нагрузки проводника, то провод и защитное устройство нагреются.

А если режим работы не изменится, накопленное тепло повредит провод. Чтобы этого не произошло провода, должны быть защищены от перегрузки.

Большинство предохранителей срабатывают, когда ток примерно в 1,3 раза превышает их номинал. Поэтому, чтобы ограничить непрерывный ток и не позволить ему сильного нагреть провод номинал предохранителя выбирают равным 80% токонесущей способности проводника

В таблицах токонесущая способность указывается для проводников, расположенных на открытых участках с хорошей циркуляцией воздуха. В кабельных каналах или внутри перегородок теплоотдача хуже.

Поэтому до критической температуры провод нагреется даже когда по нему течет меньший ток.

Если провод проложен в кабельном канале или внутри перегородки перед выбором устройства защиты его токонесущую способность понижают

Предположим нам необходимо защитить от перегрузки силовой провод сечением 25 кв.мм изоляция которого выдерживает температуру 105 С.

Согласно таблице максимально допустимый непрерывный ток для этого провода 170 А. Предохранители срабатывают при токе в 130% от номинала.

Поэтому для защиты провода нужен предохранитель с номиналом 80% от 170A или 130 Ампер. Он сгорит при токе 1,3 х 130 А = 169 А.

Ток, текущий в цепи, нагревает не только проводник, но и предохранитель. Чтобы предохранитель не перегревался непрерывный ток не должен превышать 80% его номинала.

 Для провода сечением 25 мм2 мы выбрали предохранитель на 130 А. Непрерывный ток через него не должен превышать 130 х 0,8 = 104 А.

Если нагрузка в цепи превышает 100 А, необходимо увеличить сечение силового провода и подобрать предохранитель большего номинала.

Держатели для силовых предохранителей:

Предохранители ANL ведут себя не так, как другие типы. Они срабатывают, когда ток составляет 140 — 266% от номинала предохранителя. Правило 80% для предохранителей этого типа не работает. Выбирать предохранители ANL необходимо по специальной таблице. Согласно ей, для защиты от перегрузки силового провода сечением 25 мм2 подойдет предохранитель ANL на 100A. Он сгорит при токе 175 А

Параллельные проводники

Когда мощное устройство подключают к расположенному на расстоянии нескольких метров аккумулятору, процедура выбора силового провода может закончиться тем, что его сечение окажется неоправданно большим. В этом случае вместо одного можно использовать два параллельных проводника.

Предположим, что к аккумуляторной батарее необходимо подключить 12-вольтовое носовое подруливающее устройство, потребляющее 300 Ампер. Суммарная длина положительного и отрицательного проводников между аккумулятором и подрулькой — 15 метров.

По таблицам находим, что для тока силой 300 А подходит провод сечением 70 кв.мм с температурой изоляции 105 С (токонесущая способность снаружи двигательного отсека 330 А). Но при заданной длине падение напряжения в проводе составит 10%.

Потери уменьшатся, если увеличить сечение с 70 до 95 или до 120 кв.мм. Но такие провода сложнее прокладывать и подключать. Кроме того, их просто может не быть в наличии. Поэтому вместо одного, можно использовать два параллельных провода по 70 кв. мм (два для положительной и два для отрицательной ветвей цепи. Всего четыре провода). При этом должны соблюдаться следующие условия:

• Оба силовых провода должны имеют одинаковую длину и сечение. Прокладывать их необходимо в одном кабельном канале или коробе
• Токонесущая способность каждого проводника должна превышать полную нагрузку. Это необходимо для того чтобы избежать перегрева, если один из проводов по каким-либо причинам перестанет проводить ток
• Номинал устройства защиты должен быть меньше или равен токонесущей способности каждого проводника (в рассмотренном примере не более 330 А)
• Если для защиты проводов используется единственный предохранитель, то его номинал не должен превышать токонесущую способность каждого из них. Дополнительная предосторожность необходима на случай, если один из проводов по каким-то причинам перестанет проводить ток. Второй в этом случае останется защищен. Но если номинал предохранителя выбран исходя из суммарной токонесущей способности проводников, то при отключении одного из них устройства защиты не сработает.

Отключающая способность по току

При коротком замыкании главный автомат или предохранитель должен разорвать цепь по которой течет очень высокий ток.

Если устройство защиты не рассчитано на это, может возникнуть электрическая дуга, контакты автомата сварятся между собой и цепь не разомкнется.

Способность автомата или предохранителя срабатывать при коротком замыкании характеризуется его отключающей способностью по току (AIC).

AIC – это максимальный ток, который устройство может отключить при заданном напряжении. Предполагаемый ток короткого замыкания не должен превышать отключающую способность по току. Ток короткого замыкания в 12 и 24-вольтовых системах постоянного напряжения зависит от тока холодного пуска аккумуляторной батареи (ССА).

Ток холодного пуска аккумуляторной батареи, А	Емкость аккумуляторной батареи, Ач	Отключающая способность по току, А
650 и меньше	140	1500
651-1100	141-255	3000
1101 — 2200	256-500	5000
Свыше 2200	Более 500	Равна току короткого замыкания, указываемому производителем аккумулятора или 100 х емкость батареи

Представленные в таблице данные относятся только к гелевым, AGM и жидко-кислотным аккумуляторам. Ток короткого замыкания некоторых видов AGM и особенно литиевых аккумуляторов существенно выше.

Если отключающая способность автоматического выключателя не соответствует емкости аккумуляторной батареи, между автоматом и аккумулятором устанавливают предохранитель с соответствующим AIC. Например, Class T (AIC — 20 000 А)

Если напряжение в системе меньше чем номинальное для предохранителя (для Class T 160 В), отключающая способность увеличивается примерно пропорционально отношению напряжений.

Более точно его можно вычислить по формуле — (Номинальное напряжение/напряжение в системе) х AIC х 0,5.

Для предохранителя Class T, используемого в 12 вольтовой электрической системе, отключающая способность по току равна (160/12) х 20 000 х 0,5 = 133 000 А.

Для предохранителей номиналом менее 30 А в 12-вольтовой и менее 15 ампер в 24-вольтовой электрической системе учитывать отключающая способность по току не обязательно

Алгоритм выбора предохранителей

Токонесущая способность провода окажется существенно выше ожидаемого тока, если сечение выбрано так, что падение напряжения не превышает 3%.

Для защиты такого провода подходит ряд предохранителей, номиналы которых расположены между током нагрузки и максимально допустимым током провода.

Предохранитель расположенный в верхней части ряда меньше греется и не срабатывает от случайного всплеска тока. Предохранитель меньшего номинала лучше защищает силовой провод.

1. По таблице найдите максимально допустимый номинал предохранителя для данного сечения провода. Чем больше номинал предохранителя, тем реже будут его случайные срабатывания. Но тем хуже он будет защищать повод. Выбирать максимальный номинал нужно с учетом расположения провода (вне или внутри двигательного отсека) и с учетом количества проводов в жгуте. Пример: для одного силового провода сечением 25 мм2, расположенного вне двигательного отсека, максимальный номинал предохранителя — 150 А.  Открыть таблицу выбора предохранителей
2. Рассчитайте минимальный номинал предохранителя. Для этого умножьте ток, потребляемый устройством на 1,25. Предохранитель минимального номинала лучше защищает провод, но может срабатывать случайно. Если устройство потребляет 80А, то минимальный номинал предохранителя для силового провода сечением 25 мм2 80 х 1,25 = 100А.
3. Выберите номинал предохранителя посредине между минимальным и максимальным значениями. Максимальное значение (шаг 1) – 150 А. Минимальное (шаг 2) – 100 А. Среднее значение – (150 + 100) ÷ 2 = 125 А

На 125А существуют предохранители MIDI, MRBF, MEGA и ANL.

Устройство и принцип действия защиты от короткого замыкания

Кода в электротехнике речь идет о коротком замыкании, то подразумевается работа источников напряжения в аварийном режиме, который возникает в результате закорачивания выходных клемм. Последнее, в свою очередь, приводит к нарушению технологических процессов передачи электрической энергии.

При этом на точке короткого замыкания концентрируется вся мощность источника. Через закоротку протекают токи огромных значений, которые способны, как сжечь оборудование, так и нанести электрические травмы людям, находящимся на опасном расстоянии. Современные технологии позволяют избежать развития таких аварий, за счет применения специальных защитных устройств.

Как работает токовая защита

Функционирование любой защиты от короткого замыкания основывается на трех основных этапах работы:

1. Непрерывное отслеживание значений тока вплоть до момента возникновения неисправности;
2. Обработка создавшейся ситуации и передача соответствующей команды от логической части на исполнительный орган;
3. Срабатывание коммутационных аппаратов с целью снятия напряжения с оборудования.

Многие устройства также оснащаются вводом задержки времени на срабатывание, назначение которого заключается в обеспечении принципа селективности, что важно для достаточно сложных, разветвленных схем.

Как известно, прохождение электрического тока по любому проводнику приводит к возникновению таких явлений, как:

• нагрев токопровода;
• наведение магнитного поля.

Первое из упомянутых свойств электрического тока используется для создания защиты, основанной на работе термических предохранителей. Конструкция таких предохранителей включает в себя плавкую вставку, которая устанавливается на пути прохождения тока и рассчитана на определенную нагрузку. Превышение оптимальной нагрузки приводит к перегоранию вставки и обесточиванию цепи. Чем большей величины достигает аварийный ток, тем быстрее цепь разрывается и со схемы снимается напряжение. Если же превышение оптимального значения тока незначительное, то момент разрыва цепи может наступить через достаточно большой промежуток времени.

Предохранители уже давно применяются в качестве защиты от короткого замыкания и других видов перегрузок в самых различных электрических схемах, таких как бытовые электронные устройства, электрооборудование автомобиля, промышленные устройства и т. д.

Электромагнитные защитные устройства

Практическое применение принципа наведения магнитного поля вокруг проводника с проходящим по нему током способствовало созданию целого класса защитных автоматов и электромагнитных реле, функционирование которых основано работе катушки отключения.

При прохождении номинального тока по виткам магнитной катушки ее контакты остаются в замкнутом положении, поскольку созданное магнитное поле не способно преодолеть усилие пружины. Но как только возникают аварийные токи, стационарная часть магнитопровода притягивает якорь и, как результат, контакты размыкаются, обесточивая схему.

Цифровые устройства защиты от короткого замыкания

Работа рассмотренных выше устройств защиты связана с аналоговыми величинами. Однако на сегодняшний день достаточно широко применяются, как в промышленности в целом, так и в энергетике в частности, цифровые технологии, использующие микропроцессорные устройства и статические реле. Для бытовых целей подобные приборы также активно применяются, правда, с менее широким набором функций.

Инструментом замера величины проходящего по защищенной схеме тока служит понижающий трансформатор высокого класса точности. Замеренный трансформатором сигнал оцифровывается и подается на логическую часть микропроцессорной защиты. Как только возникает аварийная ситуация, исполнительный отключающий механизм получает команду от логики устройства и напряжение с сети снимается.

Функциональный набор цифровых защит от коротких замыканий достаточно широк – эти устройства обладают большим перечнем настроек и даже возможностью регистрации предаварийного состояния сети с определением режима ее отключения.

Виды защит от токов КЗ

Электричество, стоящее на службе Человечества уже более ста лет, остается физической сущностью непредсказуемой и опасной – как для технических устройств, использующих его для своей работы, так и для человека, их обслуживающих. Поэтому обязательным элементом систем электрического снабжения, вне зависимости от номинала напряжения и силы тока, являются защитные устройства различного назначения и принципа действия.

Какими бывают защитные устройства

Классификация устройств, которые делают безопасными электрические сети, довольно сложна. По той причине, что одно и то же устройство применяется в различных областях и с разными целями. А алгоритм их работы нередко состоит из нескольких этапов, каждый из которых может быть использован для защиты как единственный метод. Основными критериями классификации являются:

• По сфере применения – для защиты людей или технических устройств.
• По способу реакции – пассивные и активные.

В подавляющем большинстве случаев принцип их работы основан на физическом проявлении действия электрического тока – нагреве или притягивании металлических деталей в поле действия магнитного поля, им порожденного.

Пассивные устройства защиты

В первую очередь, это заземление и зануление. По своей физической сущности они похожи, но по назначению различаются. Защитное действие заземления основано на двух явлениях:

1. Ток короткого замыкания, возникающий между фазной линией и нулевым проводником (или между фазами) при малом сопротивлении среды, имеет свойство лавинообразного нарастания силы. Это приводит к возникновению электрической дуги и мгновенному разогреву проводников, участвующих в процессе, что используется для работы активных систем защиты – плавких предохранителей и автоматических выключателей.
2. Ток всегда идет по пути наименьшего сопротивления. Если корпус электроприбора заземлить, то в случае аварии – частичном пробое фазы на него, человек не получит электрической травмы.

Стоит строго различать техническую нейтраль и заземляющий проводник. Первая является общей точкой трех обмоток силового трансформатора, соединенных звездой. Во время работы электроустановки по ней течет ток.

Ее используют для защиты потребителей трехфазного тока (электродвигателей) в случае межфазного или однофазного короткого замыкания на землю. Второй не имеет мест физического подключения к линиям электропередач и применяется для защиты людей от поражения электрическим током. В статье «Земля в электротехнике» подробно расписаны отличия этих двух понятий.

Свойство тока двигаться по пути наименьшего сопротивления используется и в том случае, когда требуется защита от атмосферного электричества. Для этого на крыше здания или рядом с ним устанавливают вертикальный штырь (громоотвод), который напрямую соединяют с физической землей.

Частным видом пассивной защиты можно считать работу балластного трансформатора, обеспечивающего стабильность питающего напряжения. Сглаживание происходит за счет того, что возникающий в его сердечнике магнитный поток имеет противоположное породившему его току направление.

Физическая защита кабеля, проложенного в земле, также относится к пассивной. Хотя она и не связана с прямым действием электрического тока. Она заключается в устройстве оболочки из металла – она может быть как его конструктивной частью, тогда он называется «бронированным».

Активные устройства защиты

Наиболее разнообразные по принципу работы и назначению виды защиты.

Стабилизаторы

Защита от перепадов напряжения является залогом безаварийной работы многих электроприборов. В цепях переменного тока стабилизаторы делают на основе автотрансформаторов, которые в чистом виде являются пассивными. Для их активизации в схему включается устройство, сравнивающее входное и выходное напряжение. По способу реакции на отклонение от заданных параметров они бывают двух типов:

1. Релейные, в которых группа силовых реле обеспечивает переключение точки съема напряжения с обмотки автотрансформатора.
2. Серверные – бегунок на автотрансформаторе вращается электромотором специального назначения (сельсин-датчик). Чем больше разница между напряжениями на входе и выходе, тем на больший угол он поворачивается.

Больше узнать о стабилизаторах можно узнать тут.

Предохранители, термореле и автоматические выключатели

Наиболее простым способом защита от перегрузки осуществляется так называемыми плавкими предохранителями. Основой их конструкции является металлический проводник, сечение и длина которого позволяют выдерживать ему токи определенной величины. При их лавинообразном нарастании в случае короткого замыкания металл нагревается и плавится, разрывая цепь.

Недостатком предохранителей является их одноразовость, а также неизбирательность действия: они могут или не успеть отключить потребителя или сделать это слишком рано. Последний случай характерен для запуска асинхронных электродвигателей, обмотки которых соединены треугольником. Он сопровождается трехкратным увеличением силы тока в цепи.

Электрическая перегрузка может быть вызвана излишним физическим сопротивлением работе электродвигателя. Для ее предотвращения используются термореле. Это устройство состоит из отрезка нихромовой проволоки, играющей роль нагревательного элемента, и биметаллического размыкателя, вокруг которого она обвита.

Чрезмерная нагрузка на валу провоцирует увеличение силы тока в обмотках. Это, в свою очередь, ведет к нагреванию чувствительного элемента реле, деформации контактов размыкателя и отключению потребителя от сети. Такие защитные устройства не рассчитаны на мгновенное отключение в случае аварии. В этом их главный недостаток.

Автоматические выключатели – это комплексные устройства, реагирующие на два проявления действия электрического тока – притягивание проводников и нагрев. В их конструкции есть соленоид – катушка с подвижным сердечником, и биметаллический контакт.

Первый срабатывает при превышении тока сверх номинального, возникающего чаще всего при коротком замыкании. Однако, если потребляемый электроустановкой ток выше указанного на корпусе автоматического выключателя, то он будет отключать сеть и при обычных условиях. Достоинство этого прибора в их универсальности и возможности мгновенного отключения потребителей.

Дифференциальные измерители

Это такие аппараты защиты, действие которых основано на определении дисбаланса между фазной линией и технической нейтралью – общей точке трех фазных обмоток, включенных по схеме «звезда». Они могут использоваться как для защиты электроустановок, так и людей. Их называют УЗО – устройство защитного отключения.

В основе их конструкции лежит дифференциальный трансформатор. Он состоит из ферритового кольца и одной обмотки на нем, которая и играет роль индикатора дисбаланса. В однофазной бытовой сети через ферритовое кольцо пропущены фазный проводник и нейтраль. Направления токов в них противоположны и уравновешивают друг друга, поэтому во вторичной обмотке ток не течет.

Если человек касается токоведущей части и электричество уходит через него в землю, то в нейтральном проводнике движение электронов прекращается, баланс нарушается и во вторичной обмотке возникает ток. Он усиливается и приводит к движению сердечника соленоида, который размыкает контакты.  Подробнее об устройстве и принципе работы УЗО читайте здесь.

Защита генераторов и других промышленных электроустановок осуществляется трехфазными УЗО. Принцип их работы тот же, что и однофазного. Однако они способны реагировать не только на замыкание фазы на землю, но также на обрыв одной из них или замыкание между ними.

Отличие дифференциальных автоматов от выключателей в том, что они срабатывают мгновенно, без временной задержки. Поэтому на их корпусе нет буквенных маркировок: A, B, C или D. Только номинал срабатывания, величина которого в тысячи раз меньше, чем у автоматического выключателя.

Для сравнения: автоматический выключатель С32 срабатывает при пятикратном превышении рабочего тока – 160 ампер. УЗО, для которого ток в 32 ампера может быть номинальным, срабатывает при возникновении дисбаланса между фазами, исчисляемому в миллиамперах (стандартными являются значения от 10 до 300 мА).

В последнее время электротехническая промышленность стала выпускать защитные устройства, в которых объединены УЗО и АВ. Их называют «автоматические выключатели дифференциального тока» и обозначают как АВДТ. Они защищают от комплекса аварийных ситуаций: всех видов коротких замыканий, а также физической перегрузки, сопровождающейся нагревом проводников.

Их применение существенно упрощает проведение электромонтажных работ и позволяет одновременно защитить как электроустановку, так и людей, ее обслуживающих. Чтобы научиться отличать АВДТ от УЗО, ознакомьтесь с этой статьей.

Включение устройств защиты в схемы питания электроустановок является обязательным условием их безаварийной эксплуатации. Оно регламентируется своеобразной библией электрика – Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). А также другими документами. Такими, как Правила технической эксплуатации электроустановок (ПУЭ) и Межотраслевые правила охраны труда при эксплуатации электроустановок (МПОТ).

Защита от короткого замыкания

 

 

Токи короткого замыкания – фейерверк  доступен каждому, цена правда может оказаться через чур высока, но красиво жить не запретишь.

Так как эта статья рассчитана  на людей не слишком разбирающихся  в электричестве  то разберем причины возникновения КЗ, последствия КЗ и защиту от токов короткого замыкания. Для примера  разберем  короткое замыкание в обыкновенной среднестатистической квартире.

 

Причины возникновения КЗ

 

Каждый электроприбор в вашей квартире может стать причиной возникновения токов короткого замыкания. Нет ничего вечного, даже самая брендовая модель со временем выходит из строя. Поэтому, используйте бытовые приборы строго по их предназначению, не стоит прикуривать от кипятильника и сушить кроссовки в микроволновой печи.  Не перегружайте электроприборы чрезмерной нагрузкой, если у вас есть 300 грамм кофейных  зерен и от того что вы их смелете на кофемолке за один раз, их больше не станет, а ваша кофемолка от нагрузки может замкнуть.

В общем, соблюдайте правила эксплуатации бытовых приборов, и риск короткого замыкания снизится на половину.  Даже при правильная эксплуатация не спасает от износа оборудования со временем оно все равно сломается от дальнейшей катастрофы нужно правильно установить устройства защиты, но о них вы сможете прочитать ниже.

Электропроводка – КЗ в электропроводке довольное частое явление в нашем быту.  В домах старой постройке  электропроводка не закладывалась с расчетом на большие нагрузки.  Если вы живете в старой квартире постарайтесь реально оценить максимально допустимую нагрузку на вашу электрическую сеть, как вариант проконсультируйтесь с опытным электриком.

Даже если у вас не получается снизить число электроприборов, вы вполне можете использовать их по очереди. Электродуховка  вещь хорошая, но не обязательно ее включать вместе с электрокамином и кондиционером. 

 

Чрезмерная нагрузка на электропроводку это первый шаг к КЗ.  Также следует учитывать состояние электропроводки, если она закладывалась при Сталине, то изоляция уже пришла в негодность и не может обеспечить должную защиту от замыкания.

 

Мой вам совет, если вы живете в квартире со старой проводкой, и у вас нет возможности её заменить, сделайте ревизию всех распределительных  коробок вашей квартиры. Подтяните скрутки, а еще лучше поставьте вместо них обыкновенные клемники.  Также когда прилетит первая ласточка (проводка замкнет, где то  в стене)  найдите возможность произвести полную замену проводки, так как число таких ласточек будет расти в геометрической прогрессии.

 

Последствия короткого замыкания

 

        

 

Последствия КЗ могут быть разные, от выхода из строя электроприбора до причины летального исхода хозяина квартиры.  При неправильно подобранной защите вы рискуете произвести досрочную замену электропроводки, так как если защита не сработает, то сгорит и оплавится почти  вся проводка в вашей квартире и существует опасность возникновения пожара . Ситуация  когда защита не срабатывает при замыкание в электроприборе гораздо хуже вместо сухарика из тостера вы рискуете получить смертельную порцию электричества.  В случае с проводкой все поправимо, и упирается лишь в материальные средства, но если замкнул электроприбор, то человеческая жизнь стоит гораздо больше, чем Узо или обычный автомат защиты.  Как видите, все упирается на правильную защиту от короткого замыкания о том, что может произойти при её игнорировании, вы уже читали выше.

 

Защита от токов короткого замыкания

 

 

 

Правильно подбирайте автоматы защиты, если вы поставите автомат на 100 ампер а пропускная способность вашей проводки 20 ампер то она благополучно  будет плавится и со временем замкнет.  Некоторые деятели подсчитывают суммарную  мощность энергопотребления всей квартиры и исходя из этой цифры  подбирают защитный автомат. Не повторяйте их ошибок, всегда учитывайте состояние проводки квартиры  и ее максимально допустимую пропускную способность.  Обилие электроприборов это не сигнал к тому, что нужно ставить мощный автомат защиты позовите электрика и он проконсультирует вас.  

Узо – об узо  вы сможете прочитать в этом же разделе нашего сайта, в этой статье  я лишь упомяну, что узо вещь хорошая но не всегда есть возможность его применения.  Внизу в виде списка я приведу критерии  выбора правильной защиты от КЗ.

 

1. Правильно выбирайте номинальное значение автомата защиты.

2. Правильно подключайте Узо и автоматы защиты

3  Жучок и перемычка это не защита от короткого замыкания.

4. При выборе автомата защиты учитывайте сечение и состояние вашей электропроводки

Ну вот в принципе вкратце вы узнали что такое короткое замыкание, мой вам совет «если вы не разбираетесь в электричестве, то не жалейте денег и найдите фирму которая предостовляет Услуги профессиональных электриков. Не забывайте что плохая проводка может стать причиной пожара в вашем доме, доверьтесь профессионалам и спите спокойно.

 

Защита от короткого замыкания или перегрузки | Управление двигателем

Перегрузка по току или перегрузка по току — это ситуация, когда существует больше, чем предполагалось, электрический ток.

Как мы знаем, перегрузка по току или перегрузка по току — это ситуация, когда существует больше, чем предполагалось, электрический ток. Это приводит к чрезмерному выделению тепла и риску возгорания или повреждения оборудования, а также к потенциальным травмам рабочих. Обеспечение надлежащей защиты может не только защитить рабочих от травм, но и предотвратить простои и техническое обслуживание.

Защита от перегрузки — это защита от длительной перегрузки по току. Защита от перегрузки обычно работает по кривой с обратнозависимой выдержкой времени, когда время отключения становится меньше по мере увеличения тока. Это означает, что реле перегрузки не срабатывает при кратковременных или кратковременных перегрузках по току, которые являются нормальными для оборудования, которое оно защищает. Например, некоторое оборудование может вызывать пусковые токи при запуске. Однако этот бросок тока обычно длится всего несколько секунд и редко является проблемой.Реле перегрузки используются в цепи двигателя для защиты двигателей от повреждений, вызванных длительными периодами перегрузки по току.

Короткое замыкание происходит, когда ток проходит по непредусмотренному пути, часто при практически полном отсутствии (или очень низком) электрическом импедансе. Защита от короткого замыкания — это защита от чрезмерных токов или токов, превышающих допустимый для оборудования номинальный ток, и она срабатывает мгновенно. Как только обнаруживается перегрузка по току, устройство отключается и размыкает цепь.

В части 1 этой видеотемы мы объясняем, как выбрать между защитой от короткого замыкания или защитой от перегрузки.

(см. Часть 2 ЗДЕСЬ, чтобы получить более подробное представление)

Если у вас есть вопросы об этих или других продуктах, свяжитесь с EECO по телефону 800.993.3326

.

Защита от короткого замыкания для (почти) любого источника питания: 7 шагов (с изображениями)

Схема действительно проста для понимания.

Резистор низкого номинала (номинал резистора будет объяснен позже) последовательно с выходом источника питания. Когда через него начнет течь ток, на нем появится небольшое падение напряжения, и мы будем использовать это падение напряжения, чтобы определить, перегружен ли выход источника питания или закорочен.

«Сердце» этой схемы — операционный усилитель (ОУ), сконфигурированный как компаратор (ступень 2).

Принцип работы очень прост, вам просто нужно следовать этому правилу:

Если напряжение на неинвертирующем выходе выше, чем на инвертирующем выходе, то для выхода устанавливается «высокий» уровень.

Если напряжение на неинвертирующем выходе ниже, чем на инвертирующем выходе, то для выхода устанавливается «низкий» уровень.

Я поставил кавычки на «высокий» и «низкий», чтобы облегчить понимание работы операционного усилителя. Это не имеет отношения к логическим микроконтроллерам 5 вольт уровнями. Когда операционный усилитель находится на «высоком уровне», его выходной сигнал будет очень близок к положительному напряжению питания, поэтому, если вы подаете на него +12 В, напряжение «высокого выходного уровня» будет примерно равно +12 В. Когда операционный усилитель находится на «низком уровне», его выход будет очень приближен к его отрицательному напряжению питания, поэтому, если вы подключите его отрицательный вывод питания к земле, «низкий выходной уровень» будет очень близок к 0 В.

Когда мы используем операционные усилители в качестве компараторов, у нас обычно есть входной сигнал и опорное напряжение для сравнения этого входного сигнала.

Итак, у нас есть резистор с переменным напряжением, которое определяется в зависимости от тока, протекающего через него, и опорного напряжения. Это звонит вам в какой-нибудь колокол? Мы почти закончили с теорией, будь храбрым и следуй за мной.

Поскольку падение напряжения на резисторе, включенном последовательно с источником питания, слишком мало, нам необходимо немного его усилить, потому что некоторые операционные усилители не слишком точны при сравнении низких напряжений, например 0,5 В или ниже.Вот почему первый каскад (стадия 1) этой схемы представляет собой усилитель, использующий другой операционный усилитель. В этом случае более чем достаточно 3–4-кратного усиления.

Усиление операционного усилителя (av) определяется по формуле: av = (RF / R1) +1

В этом случае мы получили 3,7-кратное усиление: av = (2700/1000) +1 = 3,7

Третья ступень схемы — это сама защита. Это реле, которое вы можете напрямую подключить к выходу вашего источника питания, если вы имеете дело с низким током (2А), или вы можете подключить его к большему реле, если вы имеете дело с большим током, или даже отключите предыдущий этап вы блокируете питание, заставляя выход отключаться.Это будет зависеть от имеющегося у вас блока питания. Например, если ваш источник питания основан на LM317, вы можете просто использовать реле для физического отключения выходного контакта LM317 от источника питания, поскольку мы используем нормально закрытый контакт реле (я загрузил изображение, чтобы лучше описать этот пример).

Транзистор PNP на ступени 3 действует как пломба, удерживая реле включенным после короткого замыкания, поэтому вы можете нажать кнопку, чтобы снять его с охраны. Почему я не использовал для этого само реле? Это потому, что реле слишком медленно это делает.

Подумайте об этом: в тот момент, когда реле отключает выход вашего источника питания, короткого замыкания больше не существует, и компаратор переходит с высокого уровня на низкий. Поскольку больше нет тока, протекающего на базе транзистора NPN, нет больше тока, протекающего через катушку реле. Когда все эти шаги происходят, контакты реле не успевают завершить свой ход и соединиться с другими контактами, чтобы закрыть пломбу. Поведение схемы, если бы я использовал само реле для закрытия пломбы, было бы, если бы реле безумно пыталось выключить выход, но безуспешно.Я знаю, что мог бы использовать конденсатор для подачи достаточного тока на реле, но мне понадобится большой конденсатор, и никто не может гарантировать, что он будет работать в 100% случаев, когда выход источника питания закорочен. Электролитические конденсаторы выходят из строя со временем, и выход из строя в этой схеме не лучший вариант.

Для снятия схемы с охраны нормально замкнутый переключатель включен последовательно с базой NPN-транзистора. При нажатии на этот нормально замкнутый переключатель он размыкает свой контакт и отсоединяет базу NPN-транзистора от остальной схемы, нарушая уплотнение и сбрасывая выход источника питания.

Емкость 1 мкФ на базе транзистора NPN — это всего лишь пороговое значение, поэтому небольшое пиковое потребление не вызывает срабатывания защиты.

Вы можете питать эту цепь от 9В до 15В. Только будьте осторожны, чтобы правильно выбрать напряжение реле и напряжение конденсаторов. И для ясности, не подключайте контакты питания этой схемы напрямую к выходу источника питания, иначе это будет бесполезно. Только представьте, если ваш выход закорочен, напряжения не хватит для питания схемы защиты. Вам нужно будет подключить его на этапе перед выходом, возможно, специальный стабилизатор напряжения только для него.LM7812 будет более чем достаточно.

Защита от перегрузки или короткого замыкания? Как защитить вашу конструкцию от обеих опасностей

В автоматических выключателях есть четыре варианта кривых задержки: тепловые, термомагнитные, гидравлически-магнитные и магнитные. Каждый из них имеет свой профиль отключения в зависимости от времени и тока, и каждый имеет различные механические характеристики.

Термовыключатели состоят из термочувствительной биметаллической ленты или диска. Этот тип технологии имеет более медленную характеристическую кривую, которая различает безопасные временные скачки напряжения и длительные перегрузки.Он подходит для машин или транспортных средств, в которых пуск электродвигателей, трансформаторов и соленоидов сопровождается высокими пусковыми токами. Существуют тепловые выключатели с термоэлементами, которые обеспечивают более быстрое переключение. Они представляют собой недорогое решение для защиты бытовых приборов и печатных плат, среди прочего.

Термомагнитные выключатели сочетают в себе преимущества теплового и магнитного выключателя: они имеют тепловую задержку, которая предотвращает ложное срабатывание, вызванное нормальным пусковым током, и магнитный соленоид для быстрого срабатывания при более высоких токах (рис. 2).И стандартные тепловые, и магнитные выключатели чувствительны к температуре окружающей среды. Однако их можно выбрать для правильной работы в широком диапазоне температур.

Магнитный выключатель можно комбинировать с гидравлической задержкой, чтобы сделать его устойчивым к скачкам тока. Эти гидравлические магнитные прерыватели похожи на термомагнитные в том, что у них есть двухступенчатая кривая отклика — они обеспечивают задержку при нормальных максимальных токах, но быстро срабатывают при коротких замыканиях. Многие гидравлические магнитные выключатели доступны с набором кривых задержки для конкретных применений.На гидромагнитные выключатели не влияет температура окружающей среды, но они, как правило, чувствительны к положению. Эти прерыватели следует устанавливать в вертикальной плоскости, чтобы гравитация не влияла на движение соленоида. При установке в другом положении может потребоваться снижение номинальных характеристик.

Автоматические выключатели с чистым магнитом работают через соленоид и срабатывают почти мгновенно, как только достигается пороговый ток. Этот тип кривой задержки подходит для чувствительного оборудования, такого как телекоммуникационное оборудование, печатные платы и импульсное отключение в приложениях управления.

Схема защиты от короткого замыкания

Короткое замыкание — это непреднамеренное соединение между двумя клеммами, которые подают питание на нагрузку. Это может произойти как в цепи переменного тока, так и в цепи постоянного тока, если это источник переменного тока, то короткое замыкание может привести к отключению источника питания всей области, но есть предохранители и схемы защиты от перегрузки на многих уровнях, от электростанции до дома. А если это источник постоянного тока, например аккумулятор, он может нагреть аккумулятор, и аккумулятор очень быстро разрядится.В некоторых случаях аккумулятор может взорваться. Существует множество способов защиты цепи от короткого замыкания, и для защиты от перегрузки доступно множество типов предохранителей.

Мы собираемся разработать и изучить простую схему защиты от короткого замыкания низкого напряжения для постоянного напряжения . Схема разработана с целью безопасного запуска схемы микроконтроллера и защиты ее от повреждения из-за короткого замыкания в другой части схемы.

Необходимые компоненты

• Транзистор СК100Б ПНП — 1 шт.
• BC547B Транзистор NPN — 1 шт.
• Резистор 1 кОм — 1 шт.
• Резистор 10 кОм — 1 шт.
• Резистор 330 Ом — 2 шт.
• Резистор 470 Ом — 1 шт.
• Источник питания 6 В постоянного тока — 1 шт.
• Макетная плата — 1 шт.
• Соединительные провода — согласно требованию

SK100B PNP Транзистор

Начиная с выемки транзистора — эмиттер, середина — база, а последняя — коллектор

• Излучатель — E
• База — B
• Коллектор — C

BC547B Транзистор NPN

Схема защиты от короткого замыкания

Типичный пример короткого замыкания — это когда положительная и отрицательная клеммы батареи соединены вместе с проводом с низким сопротивлением, например, проводом.В этом состоянии аккумулятор может загореться и даже взорваться. Так часто бывает с мобильными батареями в мобильных телефонах.

Чтобы избежать этого состояния короткого замыкания, используется схема защиты от короткого замыкания . Схема защиты от короткого замыкания отклонит ток или прервет контакт между цепью и источником питания.

Иногда при использовании неисправной бытовой техники, такой как духовка, утюг и т. Д., Случается сбой питания с внезапной искрой.Причина в том, что где-то в неисправном приборе протекает некоторый избыточный ток. Это может привести к поражению электрическим током или вызвать возгорание дома, если он не защищен. Поэтому для предотвращения таких повреждений используется предохранитель или автоматический выключатель . В таком состоянии автоматический выключатель или предохранитель отключает сетевое питание в доме. Цепь предохранителя-выключателя также представляет собой схему защиты от короткого замыкания , , в которой используется провод с низким сопротивлением, который плавится и отключает основной источник питания в доме всякий раз, когда через него проходит избыточный ток.

Итак, здесь мы собираемся изучить и спроектировать схему, чтобы избежать повреждения из-за короткого замыкания в ней.

Принципиальная схема

Работа цепи защиты от короткого замыкания

Выше показана простая схема защиты от короткого замыкания постоянного тока с низким энергопотреблением, которая состоит из двух транзисторных схем, одна из которых представляет собой транзисторную схему BC547 NPN, а другая — транзисторную схему SK100B PNP.Вход подается в схему с помощью источника питания 5 В постоянного тока, который может быть обеспечен либо батареей, либо трансформатором.

Работа схемы проста, когда горит зеленый светодиод D1, это означает, что схема работает нормально и риск повреждения отсутствует. Красный светодиод D2 должен гореть только при коротком замыкании.

При включении источника питания транзистор Q1 смещается и начинает проводить ток, а светодиод D1 загорается.В это время красный светодиод D2 не горит из-за отсутствия короткого замыкания.

Свечение зеленого светодиода D1 также указывает на то, что напряжение питания и выходное напряжение примерно равны.

В нашей схеме стимуляции мы сгенерировали «короткое замыкание» с помощью переключателя на выходе. Когда происходит «короткое замыкание», выходное напряжение падает до 0 В, и Q1 перестает проводить, поскольку его базовое напряжение равно 0 В. Транзистор Q2 также перестает проводить, поскольку напряжение на его коллекторе также упало до 0 В.

Итак, теперь ток начинает течь через КРАСНЫЙ светодиод D2 и проходит через землю по короткому замыканию (через переключатель).Это приводит к тому, что красный светодиод D2 начинает проводить, поскольку он смещен в прямом направлении, и указывает на то, что было обнаружено короткое замыкание, и ток отводится через красный светодиод D2 вместо повреждения всей цепи.

Предохранители и защита цепей | Grote Industries

4. Какова рабочая температура окружающей среды?

Температура окружающей среды — это причудливый способ обозначить «наружный воздух», окружающий предохранитель. Обычно предохранители испытываются в «лабораторных условиях» агентствами по безопасности, такими как UL и CSA.Лабораторные условия почти всегда устанавливаются на 20 ° C или 77 ° F. К сожалению, большинство условий реального мира не те, которые можно найти в лаборатории.

Предохранители являются термочувствительными устройствами, что означает, что они забирают тепло (через перегрузку по току), чтобы расплавить плавкий элемент внутри предохранителя. Чем больше тепла … тем быстрее плавится плавкий элемент … тем меньше тепла … тем больше времени требуется для плавления элемента плавкого предохранителя.

Если предохранитель будет подвергаться воздействию температуры выше 20 ° C, то необходимо увеличить силу тока предохранителя, чтобы компенсировать более высокую температуру (чтобы избежать «ложного срабатывания»).Точно так же, если предохранитель будет использоваться при более низкой температуре, тогда сила тока предохранителя должна быть уменьшена (иначе он может никогда не сработать).

Эмпирическое правило заключается в том, что на каждые 20 ° C повышения или понижения температуры предохранитель должен быть повышен или понижен на 10–15%.

Пример изменения номинала предохранителя при более высоких температурах окружающей среды:

Нормальный ток полной нагрузки: 1 А

Нормальный номинал предохранителя: 1,5 А (135% тока полной нагрузки передается на следующий более высокий стандартный номинал)

Температура окружающей среды: 65 ° C

Повторный рейтинг: 2 А (130% от номинального номинала предохранителя)

И наоборот, когда предохранитель предназначен для использования при очень низких температурах В условиях эксплуатации предохранитель должен иметь более низкий номинал, чем в нормальных условиях.Пример изменения номинала предохранителя при более низких температурах окружающей среды:

Нормальный ток полной нагрузки: 1 А

Нормальный номинал предохранителя: 1,5 А (135% тока полной нагрузки приведено к следующему более высокому стандарту номинальный ток)

Температура окружающей среды: -15 ° C

Переоснащение: 1,2 А (70% номинального номинала предохранителя соответствует более высокому стандартному номиналу предохранителя)

Цепи защиты — Основы схем

Все электронные устройства нуждаются в схемах защиты.Они используются, как следует из названия, для защиты источника питания от принудительной подачи чрезмерного тока при перегрузке или коротком замыкании или для защиты подключенной цепи от источника питания с обратным подключением или напряжения, превышающего расчетное напряжение схемы. Их можно классифицировать следующим образом:

Защита от перенапряжения

Цепь «лом» (показанная на рисунке 1) может защитить ваше устройство от перенапряжения. При нормальном использовании питание 12 В поступает на выход через диод обратной защиты и предохранитель.Зенер выбран немного выше; в данном случае 15В. Когда входное напряжение достигает 15 В, стабилитрон проводит ток, создавая напряжение на R2. Когда это достигает триггерного напряжения SCR (менее 1 В), SCR срабатывает, создавая короткое замыкание на входе, которое вызывает перегорание предохранителя. C1 гарантирует, что выбросы, вызванные переходными процессами переключения, не запускают SCR. SCR и стабилитрон должны выдерживать внезапный пусковой ток, пока не перегорит предохранитель.

Рисунок 1: Защита от перенапряжения ломом Версия для ПК вышеуказанной схемы

На рис. 2 показана почти такая же схема, за исключением того, что стабилитрон был заменен программируемым стабилитроном D5.Изменяя напряжение на его входе с помощью R6, вы можете установить напряжение срабатывания, что обеспечивает большую гибкость. Наконец, на рисунке 3 показана та же схема, добавленная к регулятору напряжения и индикатору перегоревшего предохранителя, а также изображение завершенного проекта.

Рисунок 2: Программируемая защита от перенапряжения Рисунок 3: Проект регулятора с защитой от перенапряжения
Готовая печатная плата для вышеуказанной схемы

Другой формой перенапряжения является скачок напряжения на линии электропередачи. Скорее всего, это проблема со стороны источника питания переменного тока.Часто используемое решение состоит в том, чтобы поставить MOV через источник питания. MOV (переменная оксида металла) похож на резистор большого номинала (несколько сотен кОм), который очень быстро реагирует на повышение напряжения. Во время кратковременных падений его сопротивление достаточно низкое, чтобы избежать выброса. См. Рисунок 4 ниже.

Рисунок 4: Защита MOV

Максимальная токовая защита

В предыдущей статье мы рассмотрели регуляторы и способы ограничения их тока. Давайте посмотрим на это еще раз.

На рисунке 5 Q8 — это транзистор главного прохода, регулируемый Q10 и D8. Часть максимального тока — R19 и Q9. Если напряжение между базой и эмиттером Q9 достигает 0,6 В, Q9 начинает включаться. Затем это «отнимает» ток у базы Q8, заставляя его начать отключаться. Хитрость заключается в том, чтобы спроектировать R19 таким образом, чтобы при токе отсечки снижалось 0,6 В. Итак, если мы хотим отключиться на 2А, R = V / I = 0,6 / 2 = 0,3 или 0,33 Ом. Поскольку он пропускает полный ток нагрузки, он должен принимать его, возможно, тип 5 Вт.

Обратите внимание, что вы должны оставить длину выводов на компонентах, которые будут немного нагреваться, и увеличить площадь контакта печатной платы.Кроме того, припаяйте его, чтобы значительно повысить их способность рассеивать тепло (но не делайте этого с радиочастотными компонентами!)

Рисунок 5: Регулятор с защитой от перегрузки по току

Другая максимальная токовая защита

Конечно, существуют и другие устройства защиты от сверхтока, такие как предохранители и автоматические выключатели для больших токов переменного тока, возможно, в системе электроснабжения вашего дома.

Предохранители представляют собой специальную тонкую проволоку, которая быстро нагревается и плавится. К ним были добавлены различные устройства, такие как пружины растяжения, чтобы они медленнее взорвались, и порошок, окружающий предохранительный провод, чтобы предотвратить разбивание стекла при его взрыве.Обычно выбираются предохранители с номиналом 150% от нормального тока. Здесь есть хорошая статья о предохранителях.

Автоматические выключатели — это отдельная тема. Но, проще говоря, это простые переключатели, у которых есть механизм их отключения. В обычном автоматическом выключателе это биметаллическая полоса, через которую течет ток и изгибается при нагревании. Затем он механически присоединяется к механизму отключения и срабатывает при определенном токе. У автоматических выключателей также есть небольшая индуктивная составляющая, поэтому автоматический выключатель может отключаться медленно при перегрузке или очень быстро при коротком замыкании.Вот отличное видео, показывающее медленное срабатывание.

Обратная полярность Защита

Защита от обратной полярности является наиболее простой задачей. Подойдет простой диод на пути входящего питания. Но для этого должен быть соответствующий текущий рейтинг. На рисунке 6 1N4006 имеет номинальный ток 1 А и PIV (пиковое обратное напряжение) 800 В, поэтому этого должно хватить для большинства проектов. Диод вызовет постоянное падение напряжения от 0,6 до 0,7 В, но это не должно быть проблемой.Однако, если у вас есть цепь, которая должна работать при очень низком напряжении, падение 0,6 В на последовательном диоде может стать проблемой. В этом случае на рисунке 6 (справа) показан шунтирующий диод.

Когда входное напряжение меняется на противоположное, диод проводит ток, вызывая перегорание предохранителя. Он действительно работает, но есть некоторые вещи, о которых следует знать, например, диод должен выдерживать полный ток источника питания в течение времени, которое требуется для срабатывания предохранителя. Это будет достаточно, и потребуется диод на ток не менее 5-10А.

Рисунок 6: Защита от обратного напряжения

Защита от обратной полярности обратной ЭДС

Есть еще одна форма обратной полярности, которая возникает, когда вы этого не ожидаете. Каждый раз, когда ток, по которому проходит индуктивность, отключается, накопленное в индукторе магнитное поле должно разрушиться, и он будет пытаться сделать это в обратном направлении через свои выводы. Мало того, это могут быть сотни вольт. (Так работают автоматические свечи зажигания старого образца.) Вы также можете защитить свое устройство от этой обратной ЭДС, используя перевернутый диод поперек индуктивности, как показано на рисунке 7.Обратите внимание, что диод должен иметь высокий рейтинг PIV, и 1N4006 будет достаточно.

Рисунок 7: Защита от обратной ЭДС

Наконец, помните, что предохранители работают медленно. Бытует шутка, что транзистор за 50 долларов часто перегорает первым, чтобы защитить предохранитель на 10 центов!

Исследования по координации защиты от короткого замыкания

Краткое содержание

Мэтью Т. Гленнон, П.Е. AVP, Управление электрическими потерями, паровой котел Hartford

Как узнать, сработает ли автоматический выключатель, когда его вызывают для прерывания электрического сбоя или короткого замыкания? Ответ: вы, вероятно, не знаете наверняка.Если необычно высокие токи превышают возможности защитных устройств в энергосистеме, короткое замыкание может привести к взрыву устройств, как бомба. Что необходимо, так это исследование координации защиты от короткого замыкания и защиты, выполненное в вашей электрической системе.

Анализ токов

Исследование короткого замыкания — это анализ электрической системы, который определяет величину токов, протекающих во время электрического повреждения. Сравнение этих расчетных значений с номинальными характеристиками оборудования — это первый шаг к обеспечению надежной защиты энергосистемы.Как только ожидаемые токи короткого замыкания известны, выполняется исследование координации защиты для определения оптимальных характеристик, номинальных значений и настроек защитных устройств энергосистемы.

Как проводится исследование короткого замыкания?

• Сбор данных — Информация обо всех компонентах получена во время выезда на места и от электрических компаний и производителей, а затем сведена в таблицу.
• Однолинейная схема — Схема энергосистемы, которая показывает, как все компоненты электрически соединены, создается или, если она уже существует, обновляется.
• Компьютерный анализ — С помощью компьютерного программного обеспечения вводятся системные данные и рассчитываются токи короткого замыкания в различных точках системы.
• Сведение результатов в таблицу — Результаты обычно помещаются в таблицу для сравнения с номинальными характеристиками оборудования в системе. Проблемные области отмечены флажком.
• Заключительный отчет — Публикуется подробный отчет с рекомендациями по корректирующим действиям.

Как проводится исследование координации защиты?

• Исследование короткого замыкания — Выполняется анализ имеющихся токов короткого замыкания в энергосистеме.
• Сбор данных — В дополнение к данным, собранным для исследования короткого замыкания, собирается дополнительная информация о текущих настройках и номиналах всех защитных устройств.
• Данные производителя — Каждое защитное устройство имеет уникальные характеристики срабатывания, задокументированные на «кривых время-ток» производителя, которые необходимы для исследования.
• Компьютерный анализ — Позволяет инженеру определить оптимальные настройки, которые обеспечат наилучшую защиту системы.
• Свести результаты в таблицу — Настройки и характеристики каждого защитного устройства занесены в таблицу для сравнения с текущими местными настройками и номиналами.
• Заключительный отчет — Опубликован подробный отчет с рекомендациями.

Как часто следует проводить эти исследования?

Первоначальное исследование координации защиты от короткого замыкания / защиты должно быть выполнено при первом проектировании энергосистемы. Однако для многих систем это ошибочно выполняется в последний раз.Эти исследования следует проводить на регулярной основе — каждые пять-шесть лет в более статичных ситуациях. По мере необходимости, когда изменения происходят из-за изменений в энергоснабжении энергокомпании или расширения предприятия и добавления электрического оборудования, такого как автоматические выключатели, центры управления двигателями, трансформаторы и кабели.

Об авторе

Мэтью Гленнон — зарегистрированный профессиональный инженер в Нью-Джерси с более чем 12-летним опытом работы в области электроэнергетики и строительства. Он с отличием окончил Манхэттенский колледж, где получил степень бакалавра инженерных наук в области электротехники.Кроме того, он имеет степень магистра инженерных наук в области электроэнергетики в Политехническом институте Ренсселера (RPI) в Трое, штат Нью-Йорк, и степень MBA в области финансов в Университете Рутгерса. Он является членом IEEE, NFPA и Национального общества профессиональных инженеров (NSPE), а также корреспондентом Национальной академии судебных инженеров (NAFE).

Полная статья

Введение

Как узнать, сработает ли автоматический выключатель, когда он вызван для прерывания электрического повреждения или короткого замыкания? Если вы в последнее время не проводили исследования координации защиты от короткого замыкания / защиты в вашей электрической системе, ответ: вы не знаете наверняка.

Даже в самых хорошо спроектированных и обслуживаемых энергосистемах иногда случаются короткие замыкания, которые потребляют необычно высокие токи. Если эти токи превышают возможности защитных устройств в энергосистеме, событие короткого замыкания приведет к взрыву устройств, как бомба.

Первый шаг

Исследование короткого замыкания — это анализ электрической системы, который определяет величину токов, протекающих во время электрического повреждения. Сравнение этих расчетных значений с номинальными характеристиками оборудования — это первый шаг к ответу на поставленный выше вопрос и обеспечению надежной защиты энергосистемы.Как только ожидаемые токи короткого замыкания известны, выполняется исследование координации защиты для определения оптимальных характеристик, номинальных значений и настроек защитных устройств энергосистемы.

Как проводится исследование короткого замыкания?

Исследование короткого замыкания состоит из следующих этапов:

• Сбор данных — Информация обо всех компонентах получается во время полевого посещения и затем заносится в таблицу. Дополнительные данные получены от электроэнергетической компании, производителей или рассчитаны на основе полевых данных.
• Однолинейная диаграмма — Схема энергосистемы, показывающая, как все компоненты электрически соединены, создается или, если она уже существует, обновляется. Дополнительные данные, необходимые для исследования, такие как импеданс кабеля, можно получить с помощью информации из этой диаграммы.
• Компьютерный анализ — Используя одну из многих доступных компьютерных программ, вводятся системные данные и рассчитываются токи короткого замыкания в различных точках системы.
• Свести результаты в таблицу — Выходные данные компьютерной программы обычно помещаются в таблицу для сравнения с рейтингами оборудования в системе. Если рассчитанный ток короткого замыкания в данной точке превышает номинальный ток короткого замыкания оборудования, установленного в этой точке, то это место помечается как недостаточно защищенное.
• Заключительный отчет — Подробный отчет, в котором описывается объем исследования, все предположения, происхождение данных, методы, используемые для расчета токов, табличные результаты и рекомендации по корректирующим действиям, публикуется по завершении учеба.

Координация защиты

Система электроснабжения спроектирована таким образом, что в случае короткого замыкания защитное устройство (например, предохранитель или автоматический выключатель) срабатывает для «размыкания цепи» и предотвращения продолжения электрического тока. энергия к поврежденной области. Чтобы свести к минимуму прерывание подачи электроэнергии к другим участкам энергосистемы, система также спроектирована таким образом, что защитное устройство, ближайшее к короткому замыканию, срабатывает первым, чтобы «устранить неисправность».”

Например, если короткое замыкание происходит в кабеле нижерасположенной ответвленной цепи, как показано на Рисунке 1 (ниже), выключатель ответвления, питающий этот кабель (автоматический выключатель A), должен размыкаться первым, чтобы изолировать неисправность, а не Главный выключатель в панели, который прервал бы обслуживание всех ответвленных цепей.

Рисунок 1:

Если автоматический выключатель А не сработал по прошествии заданного времени, то главный выключатель сработает, чтобы размыкать или «отключать» цепь, обеспечивая тем самым резервную защиту.Эта временная последовательность операций называется «согласованием защитных устройств». Исследование координации защиты проводится для определения уставок отключения каждого защитного устройства в энергосистеме, чтобы обеспечить максимальную защиту с минимальным прерыванием для всех неисправностей, которые могут произойти в системе.

Как проводится исследование координации защиты?

Исследование координации защиты состоит из следующих этапов:

• Исследование короткого замыкания — Выполняется описанный выше анализ имеющихся токов короткого замыкания в энергосистеме.
• Сбор данных — В дополнение к данным, собранным для исследования короткого замыкания, необходима дополнительная информация о текущих настройках и номинальных характеристиках всех защитных устройств.
• Данные производителя — Каждое защитное устройство имеет уникальные характеристики отклика, задокументированные на «кривых время-ток» производителя, которые необходимы для исследования.
• Компьютерный анализ — Хотя исследования защиты и координации можно проводить вручную, гораздо проще использовать доступное на рынке компьютерное программное обеспечение.Многие программы имеют библиотеку кривых время-ток для большинства устройств, используемых в энергосистемах. Те, которых нет в библиотеке, можно ввести и сохранить для будущего использования.
Затем компьютерная программа позволяет инженеру определить оптимальные настройки, которые обеспечат наилучшую защиту системы. В некоторых случаях координация между двумя устройствами невозможна. Затем используется инженерная оценка для определения наиболее подходящих настроек, которые минимизируют повреждение оборудования.
• Свести результаты в таблицу — Настройки и характеристики каждого защитного устройства (автоматические выключатели, предохранители, контроллеры двигателей и т. Д.)), как определено в результате анализа, помещается в таблицу для сравнения с текущими полевыми настройками и рейтингами.
• Заключительный отчет — Подробный отчет, который описывает объем исследования, все предположения, происхождение данных (включая кривые время-ток), табличные результаты и рекомендации по корректирующим действиям, публикуется по завершении учеба.

Как часто следует проводить эти исследования?

Первоначальное исследование координации защиты от короткого замыкания / защиты должно быть выполнено при первом проектировании энергосистемы.Однако для многих систем это ошибочно делается в последний раз. Со временем в энергосистемах обычно происходят различные изменения, которые могут повлиять на потенциальные токи короткого замыкания или согласование защитных устройств.

Самый распространенный пример — увеличение энергии, доступной от электросети, самого большого источника тока во время короткого замыкания. Поскольку инженерные сети постоянно растут и меняются, доля тока короткого замыкания от энергокомпании также меняется.Уже по одной этой причине эти исследования следует проводить на регулярной основе.

Расширение и рост предприятия обычно приводит к дополнительному электрическому оборудованию, такому как автоматические выключатели, центры управления двигателями, трансформаторы и кабели. Новые нагрузки двигателя увеличивают доступный ток короткого замыкания в энергосистеме и должны учитываться, чтобы гарантировать, что номинальные характеристики оборудования не будут превышены.

Частота выполнения исследований координации защиты от короткого замыкания / защиты зависит от каждого объекта.Если изменение является постоянным, то следует проводить регулярный анализ в сочетании с запланированными изменениями. Для более статичных ситуаций базовые исследования следует пересматривать каждые пять-шесть лет.

Резюме

Профилактическое обслуживание и испытания сами по себе не гарантируют, что электроэнергетическая система будет работать надежно и безопасно при возникновении ненормальных условий. Периодические инженерные исследования, которые вычисляют токи короткого замыкания в системе, оценивают пригодность защитного оборудования для обработки этих токов и координируют взаимодействие этих устройств друг с другом, столь же важны, но часто упускаются из виду.Сочетание комплексной программы профилактического обслуживания и тщательного инженерного анализа — это ответ.

Мэтью Гленнон — зарегистрированный профессиональный инженер в Нью-Джерси с более чем 12-летним опытом работы в области электроэнергетики и строительства. Он с отличием окончил Манхэттенский колледж, где получил степень бакалавра инженерных наук в области электротехники. Кроме того, он имеет степень магистра инженерных наук в области электроэнергетики в Политехническом институте Ренсселера (RPI) в Трое, штат Нью-Йорк.Y. и степень MBA в области финансов Университета Рутгерса. Он является членом IEEE, NFPA и Национального общества профессиональных инженеров (NSPE), а также корреспондентом Национальной академии судебных инженеров (NAFE).

Заявление об отказе от ответственности:

Все рекомендации являются общими руководящими принципами и не предназначены для того, чтобы быть исчерпывающими или полными, а также не предназначены для замены информации или инструкций от производителя вашего оборудования.

No related posts.