«А.В. Кабышев, Е.В. Тарасов НИЗКОВОЛЬТНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ Рекомендовано в качестве учебного пособия Редакционно-издательским советом Томского политехнического университета Издательство Томского ...»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

А.В. Кабышев, Е.В. Тарасов

НИЗКОВОЛЬТНЫЕ

АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Рекомендовано в качестве учебного пособия Редакционно-издательским советом Томского политехнического университета Издательство Томского политехнического университета 2011 УДК 621.316.542.027 (075.8) ББК 31.264я73 К12 Кабышев А.В.

Низковольтные автоматические выключатели: учебное К пособие / А.В. Кабышев, Е.В. Тарасов; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 346 с.

В пособии приведены теоретические основы отключения цепи с током автоматическими выключателями, общие сведения об автоматах, их параметры и защитные характеристики. Справочный материал пособия позволяет подобрать защитную аппаратуру, обеспечивающую требуемую нормативными документами чувствительность и быстродействие защиты, селективность ее работы в низковольтных распределительных сетях системы электроснабжения. Приводятся сведения о влиянии температуры окружающей среды на рабочий ток тепловых расцепителей автоматов.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 140400 – «Электроэнергетика и электротехника» (включая магистерскую программу «Оптимизация развивающихся систем электроснабжения»), специальности 140211 – «Электроснабжение».

УДК 621.316.542.027 (075.8) ББК 31.264я Рецензенты Технический директор ОАО «Томский электроламповый завод»

А.И. Прудников Заместитель начальника отдела перспективного развития ООО «Горсети», г. Томск Т.Н. Кирилова © ГОУ ВПО НИ ТПУ, © Кабышев А.В., Тарасов Е.В., © Обложка. Издательство Томского политехнического университета,

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОМАТИЧЕСКИХ

ВЫКЛЮЧАТЕЛЯХ

1.1. Назначение, классификация, основные элементы

1.2. Взаимодействие между основными элементами автоматических выключателей

1.3. Отключение цепи с током автоматическими выключателями

1.4. Параметры и характеристики автоматических выключателей

2. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ СЕРИИ ВА

2.1. Выключатели с полупроводниковыми или электронными расцепителями

2.2. Выключатели с электромагнитными и тепловыми расцепителями и дополнительными устройствами

2.3. Характеристики токоограничения автоматических выключателей серии ВА

3. ВЫКЛЮЧАТЕЛИ АВТОМАТИЧЕСКИЕ

СЕРИИ «ЭЛЕКТРОН»

4. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ СЕРИИ АВ2М............... 5. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ СЕРИИ А37

6. МОДУЛЬНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ ВМ...... 7. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ СЕРИИ АК50Б............. 8. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ СЕРИИ АП50Б.............

9. ТРЕХПОЛЮСНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

СЕРИИ АЕ20

Библиографический список

Приложение 1

Приложение 2

ВВЕДЕНИЕ

В соответствии с правилами устройства электроустановок (ПУЭ) седьмого издания электрическая сеть напряжением до 1000 В должна иметь быстродействующую защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую требуемую чувствительность и по возможности селективное отключение поврежденного участка. Время отключения определяется фазным напряжением сети [1]. Существовавшие до 2003 года нормы проверки защитной аппаратуры (ПУЭ шестого издания) были основаны на невременном критерии, они требовали обеспечения определенной кратности тока КЗ по отношению к номинальным токам плавких вставок предохранителей и расцепителей автоматических выключателей. Такая проверка устанавливала степень надежности отключения повреждения, но не гарантировала быстрого их отключения. Медицинскими исследованиями установлено, что степень воздействия электрического тока на человека и животных зависит не только от величины напряжения, но и от продолжительности его воздействия. Результаты этой работы и нашли отражение в требованиях ПУЭ седьмого издания.

Обеспечение быстродействия и селективности работы аппаратуры в системах электроснабжения объектов базируется на информации о времятоковых характеристиках расцепителей аппаратов защиты. Здесь важны сведения и о их не стабильности: зависимости от температуры окружающей среды, от начальной температуры расцепителей, определяемой нагрузкой линии до отключения, о соотношении между временем срабатывания расцепителей и временем пуска или самозапуска электродвигателей.

Современный рынок электротехнического оборудования предлагает потребителю широкий спектр защитных аппаратов отечественного и зарубежного производства. Разработаны и внедрены новые типы аппаратов, способных отключать значительные рабочие и аварийные токи, ограничивать их максимальное значение, уменьшать их термическое и электродинамическое действие на защищаемые сети и аппаратуру. Для получения регулируемых защитных характеристик применяют выключатели с полупроводниковыми и электронными расцепителями. Разнообразие выпускаемых аппаратов защиты позволяет за счет координации защитных характеристик обеспечить их селективное срабатывание и быстродействие.

В пособии приводится справочная информация о параметрах и защитных характеристиках наиболее часто применяемых автоматических выключателей. Материал приложений ориентирован на решение частных инженерных задач по выбору аппаратов защиты. Для обеспечения быстродействия и селективного срабатывания аппаратов потребуется анализ материала уже по конкретным модификациям выключателей, который представлен в главах пособия. Более подробная информация об автоматических выключателях, отраженных в пособии серий, изложена в соответствующих источниках библиографического списка.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОМАТИЧЕСКИХ

ВЫКЛЮЧАТЕЛЯХ

1.1. Назначение, классификация, основные элементы Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для автоматического отключения электрических цепей при КЗ или ненормальных режимах (перегрузках, исчезновении или снижении напряжения), а также для нечастого включения и отключения токов нагрузки. В автоматах не применятся какой-либо специальной среды для гашения дуги. Дуга гасится в воздухе.

По числу полюсов автоматы бывают одно-, двух-, трех- и четырехполюсными, изготавливаются на токи до 6000 А при напряжении переменного тока до 660 В и постоянного до 1000 В. Отключающая способность достигает 200300 кА. В аварийных ситуациях автоматы обеспечивают одновременное отключение всех трех фаз. По времени срабатывания (tср) различают:

• нормальные автоматические выключатели с tср = 0,020,1 с;

• селективные с регулируемой выдержкой времени до 1 с;

• быстродействующие с tср 0,005 с.

Селективные автоматические выключатели позволяют осуществить селективную защиту сетей установкой аппаратов с разными выдержками времени: наименьшей у потребителя и ступенчато возрастающей к источнику питания.

При КЗ и перегрузках выключатель отключается встроенным в него устройством релейной защиты, входной воздействующей величиной которого является ток. Это устройство называется максимальным расцепителем. Расцепитель контролирует заданный параметр защищаемой цепи и воздействует на расцепляющее устройство, отключающее автомат.

Наиболее распространенными расцепителями являются:

а) электромагнитные – для защиты от токов КЗ;

б) тепловые – для защиты от перегрузок;

в) комбинированные, совмещающие в себе электромагнитные и тепловые расцепители;

г) полупроводниковые, позволяющие ступенчато менять ряд характеристик.

Полупроводниковые расцепители имеют более стабильные параметры и удобны в настройке.

Если автомат не имеет максимальных расцепителей, то он используется только для коммутации цепей без тока.

Выключатели могут оснащаться дополнительными устройствами:

• нулевым или минимальным расцепителем, отключающим выключатель автоматически без выдержки времени при снижении напряжения соответственно до (0,1–0,35)Uном и до (0,35–0,7)Uном (напряжение срабатывания не регулируется, отсутствует возможность вводить замедление в действие защиты, что может быть причиной массовых отключений выключателей при КЗ в системе электроснабжения);

• независимым расцепителем (электромагнитом отключения) для дистанционного управления выключателем, время отключения не • электродвигательным или электромеханическим приводом для дистанционного управления выключателем;

• свободными вспомогательными контактами, а выключатели серии ВА – также сигнальными контактами автоматического отключения;

• выдвижным устройством с вставными контактами главных и вспомогательных цепей – для включателей выдвижного исполнения.

Наименьший ток, вызывающий отключение автомата, называется током трогания или током срабатывания, а настройка расцепителя автоматического выключателя на заданный ток срабатывания – уставкой тока срабатывания.

Максимальный расцепитель выполняется по-разному. Его защитная (времятоковая) характеристика формируется из отдельных ступеней трехступенчатой защиты. Первая ступень – токовая отсечка без выдержки времени, вторая ступень – токовая отсечка с выдержкой времени, третья ступень – максимальная токовая защита или тепловая защита. Токовые отсечки и максимальная токовая защита выполняются или на базе электромагнитных реле (расцепитель электромагнитный) или на основе использования полупроводниковых элементов (расцепитель полупроводниковый). Для выполнения тепловой защиты используется термобиметаллический элемент (тепловой расцепитель), защита имеет зависимую от тока выдержку времени. На основе полупроводникового расцепителя выполняется максимальная токовая защита с зависимой и независимой от тока выдержкой времени. Полупроводниковый расцепитель в условиях эксплуатации допускает регулировку:

• номинального тока расцепителя;

• тока срабатывания отсечки;

• времени срабатывания максимальной токовой защиты;

• времени срабатывания второй ступени защиты.

Тепловой расцепитель и электромагнитный расцепитель первой ступени защиты в условиях эксплуатации не регулируются. Они настраиваются на определенную уставку по току срабатывания предприятиемизготовителем.

В зависимости от серии выключателя полупроводниковые расцепители имеют погрешности в токе срабатывания первой ступени I с.з ± (20 35)%, в токе срабатывания третьей ступени I с.з ± (15 35)%, во времени срабатывания второй ступени ±0,02 с. Погрешность в токе срабатывания электромагнитного расцепителя I с.з не превышает ± (20 35)%.

Максимальный расцепитель включается на полные фазные токи. У некоторых выключателей имеется и специальная токовая защита от однофазных КЗ, воздействующей величиной которой является ток нулевой последовательности.

Выпускаются автоматические выключатели, содержащие следующие ступени:

• первую и третью;

• вторую и третью;

• только первую;

• только третью.

Автоматические выключатели, содержащие токовую отсечку с выдержкой времени (вторая ступень), называются селективными.

Различают нетокоограничивающие и токоограничивающие выключатели. Последние ограничивают ток КЗ при отключении выключателя благодаря быстрому введению в цепь дополнительного сопротивления электричкой дуги, возникающей между размыкающимися контактами или образующейся в специальных элементах. Конструкции и условия работы таких выключателей подробно изложены в [2]. При применении нетокоограничивающих выключателей ток КЗ в цепи достигает максимально ожидаемого значения.

Выключатель рассчитан на коммутацию предельно отключаемых и включаемых токов в цикле операций ОПВОПВО при номинальном напряжении. Здесь О – отключение, П – пауза ( 180 с), ВО – включение, отключение.

Основные элементы автомата: контакты с дугогасительной системой, привод, механизм свободного расцепления, расцепители, вспомогательные контакты.

Автомат может иметь один или несколько расцепителей.

1.2. Взаимодействие между основными элементами автоматических Принципиальная схема автоматического выключателя приведена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Принципиальная схема автоматического выключателя:

8 – дугогасительная камера;

9 – электродинамические компенсаторы;

Контактная система выключателей на большие токи – двухступенчатая, состоит из главных 5, 11 и дугогасительных контактов 7.

Главные контакты должны иметь малое переходное сопротивление, так как по ним проходит основной ток. Обычно это массивные медные контакты с серебряными накладками на неподвижных контактах и металлокерамическими накладками на подвижных контактах. Дугогасительные контакты 7 замыкают и размыкают цепь, они должны быть устойчивы к возникающей дуге, поверхность этих контактов металлокерамическая.

При номинальных токах до 630 А контактная система одноступенчатая, то есть контакты выполняют роль главных и дугогасительных.

На рис. 1.1 выключатель показан в отключенном положении. Для его включения вращают рукоятку 2 или подают напряжение на электромагнитный привод 1 (YА). Возникающее усилие перемещает рычаги 3 вправо, при этом поворачивается несущая деталь 13, замыкаются сначала дугогасительные контакты 7 и создается цепь тока через эти контакты и гибкую связь 12, а затем главные контакты 5, 11. После завершения операции выключатель удерживается во включенном положении защелкой 14 с зубцами 15 и пружиной 16.

Отключают выключатель рукояткой 2, приводом 1 или автоматически при срабатывании расцепителей.

Максимальный расцепитель 17 срабатывает при протекании по его обмотке YAT1 тока КЗ. Создается усилие, преодолевающее натяжение Р пружины 16, рычаги 3 переходят вверх за мертвую точку, в результате чего автоматический выключатель отключается под действием отключающей пружины 4. Этот же расцепитель выполняет функции независимого расцепителя. Если на нижнюю обмотку YAT2 подать напряжение кнопкой SB, он срабатывает и осуществляет дистанционное отключение.

При снижении или исчезновении напряжения срабатывает минимальный расцепитель 18 и также отключается автоматический выключатель.

При отключении сначала размыкаются главные контакты и весь ток переходит на дугогасительные контакты. На главных контактах дуга не образуется.

Дугогасительные контакты 7 размыкаются, когда главные находятся на достаточном расстоянии. Между дугогасительными контактами образуется дуга, которая выдувается вверх в дугогасительную камеру 8, где и гасится.

Дугогасительные камеры выполняются со стальными пластинами (эффект деления длинной дуги на короткие) и лабиринтно-щелевыми (эффект гашения дуги в узкой щели). Втягивание дуги в камеру осуществляется магнитным дутьем. Материал камеры должен обладать высокой дугостойкостью.

При протекании тока КЗ через включенный автоматический выключатель между контактами возникают значительные электродинамические силы, превышающие силы контактных пружин 6 и 10, которые могут оторвать один контакт от другого, а образовавшаяся дуга может сварить их. Чтобы избежать самопроизвольного отключения, применяют электродинамические компенсаторы в виде шинок 9, изогнутых петлей. Токи в шинках 9 имеют разное направление, что создает электродинамическую силу, увеличивающую нажатие в контактах.

Рычаги 3 выполняют роль механизма свободного расцепления, который обеспечивает отключение автоматического выключателя в любой момент времени, в том числе при необходимости и в процессе включения. Если выключатель включается на существующее КЗ, то максимальный расцепитель 17 срабатывает и переводит рычаги 3 вверх за мертвую точку, нарушая связь привода 1 (или 2) с подвижной системой автоматического выключателя, который отключается пружиной 4, несмотря на то что приводом будет передаваться усилие на включение. В реальных автоматических выключателях механизм свободного расцепления имеет более сложное устройство.

Защитная характеристика автоматического выключателя приведена на рис. 1.2. Максимальные расцепители имеют обратнозависимую от тока выдержку времени при перегрузках (участок ab) и независимую выдержку времени при токах КЗ (cd). Уставка по току регулируется в Рис. 1.2. Пример защитной характеристики автоматического выключателя зоне перегрузки и в зоне короткого замыкания (отсечка). Время срабатывания регулируется при номинальном токе Iном, при (3–10)Iном и при токе КЗ. В автоматических выключателях с электромагнитными расцепителями выдержка времени в независимой от тока части характеристики достигается за счет часового анкерного механизма, в зависимой – от силы притяжения якоря электромагнита к сердечнику.

Автоматические выключатели с биметаллическими расцепителями обеспечивают обратнозависимую характеристику при перегрузках. Для защиты от КЗ в таких выключателях используются электромагнитные расцепители мгновенного действия.

В выключателях применяются и полупроводниковые расцепители.

Они обеспечивают более высокую точность срабатывания по току и времени. Структурная схема такого расцепителя показана на рис. 1.3.

Блок 1 измеряет ток защищаемой сети. В сети переменного тока в качестве блоков 1 применяют трансформаторы тока, а в сети постоянного тока – магнитные усилители. Блок 2 анализирует сигнал от блока 1. Если этот сигнал соответствует току перегрузки, то из блока 2 поступает сигнал в блок 3, который запускает полупроводниковое реле 4, создающее зависимую от тока выдержку времени (участок ab характеристики по рис. 1.2).

Рис. 1.3. Структурная схема полупроводникового расцепителя При токе КЗ сигнал с блока 2 достаточен для запуска блока 7, который является токовой отсечкой. Блок 6 создает выдержку времени в независимой части характеристики (участок cd на рис. 1.2). Блок 5 усиливает сигналы от блоков 4 и 6 и подает импульс на отключающую катушку автоматического выключателя YAT2 (см. рис. 1.1).

Наиболее современными являются автоматические выключатели серии ВА, предназначенные для замены устаревших модификаций А31, А37, АЕ, АВМ и «Электрон». Они имеют уменьшенные габариты, современные конструктивные узлы и элементы. Работают в сетях постоянного и переменного тока.

Основные технические данные некоторых из них даны в таблице П.1.1 и последующих главах, а подробные условия эксплуатации – в [3].

1.3. Отключение цепи с током автоматическими выключателями В выключателях классического исполнения срабатывание элементов при КЗ в цепи происходит в такой последовательности (рис. 1.4):

Рис. 1.4. Процесс изменения тока и напряжений во время отключения однофазной цепи при КЗ • в момент t1, когда ток КЗ достигает значения тока срабатывания ip электромагнитного максимального расцепителя, начинает двигаться его якорь;

• в момент t2 происходит сбивание защелки;

• в момент t3 начинается расхождение контактов выключателя и между ними зажигается электрическая дуга;

• в момент t4 при прохождении тока через нуль дуга гаснет.

Время действия выключателя при отключении t03, или время от момента возникновения КЗ t0 до момента t3, когда начинают расходиться контакты, складывается из времени t01 (до момента t1 достижения током КЗ значения iр), выдержки времени максимального расцепителя t и собственного времени механизма отключения t23.

В классическом исполнении невозможно получить время действия при отключении меньше 3–5 мс в выключателях с номинальным током до 100 А и 5–10 мс в выключателях с большим номинальным током. Если, кроме того, учесть время горения дуги t34, то наименьшее время длительности аварии не может быть меньше 10–20 мс. Вследствие такого значительного запаздывания размыкания контактов и зажигания между ними дуги относительно момента возникновения КЗ ограничивающее действие сопротивления дуги начинает проявляться в лучшем случае только при 80–90% амплитуды тока КЗ. Можно считать, что дуга не играет большой роли, тем более, что рост сопротивления ее в начальной фазе гашения в классических выключателях является относительно медленным. Чтобы можно было говорить об эффективном ограничивающем действии, дуга должна быть включена в цепь через время, значительно меньшее 5 мс, лучше всего через время менее 1 мс.

Так как возможности уменьшения собственного времени комплекса, состоящего из максимальных расцепителей, защелки, механической передачи выключателя и контактов, ограничены, то следует применять другие способы размыкания контактов, исключающие упомянутые элементы. К этим способом относятся электродинамический отброс контактов и непосредственное воздействие на контакты отключающих электромагнитов.

Токоограничивающие выключатели, работающие на принципе электродинамического отброса контактов, большей частью снабжены обычными электромагнитными расцепителями мгновенного действия классической конструкции, которые не следует смешивать с электромагнитами, размыкающими контакты. Эти расцепители вызывают отключение выключателя при аварийных токах, меньших минимального тока, при котором наступает отброс контактов (тока отброса). Они освобождают защелку выключателя также и при больших токах, что предотвращает повторное сближение контактов после уменьшения протекающего через выключатель тока до значения ниже тока отброса и их возможное замыкание, так как процесс расхождения контактов в ходе отключения выключателя начинается раньше.

Для эффективного ограничения тока КЗ недостаточно, чтобы контакты расходились как можно скорее после возникновения аварии. Следует стремиться также к наиболее быстрому возрастанию напряжения на дуге и удержанию его на высоком уровне.

Umsin Рис. 1.5. Процесс изменения тока и напряжений во время отключения однофазной цепи токоограничивающим выключателем: t0 – момент возникновения короткого замыкания; t1 – момент достижения током цепи значения iа (ток отброса контактов); t2 – момент достижения током, ограниченным выключателем, значения пика (ограниченного тока i0); t3 – момент достижения напряжения на дуге амплитуды напряжения источника; t4 – момент перехода тока цепи через нуль;

iож – мгновенное значение ожидаемого тока; iп – мгновенное значение периодической составляющей тока На рис. 1.5 изображен процесс отключения тока ограничивающим выключателем. В момент t1, когда ток достигает значения ia, контакты начинают расходиться. Между контактами зажигается дуга, которая под воздействием сил электромагнитного поля быстро перемещается на рога, а затем в дугогасительную камеру выключателя, в связи с чем быстро нарастает напряжение на дуге. Сопротивление дуги вызывает уменьшение тока цепи i по сравнению с ожидаемым током iож в цепи без дуги. Если начать отсчет времени с момента возникновения дуги в цепи (момент t1), то для однофазной цепи можно записать:

Напряжение на дуге равно разности мгновенного значения напряжения источника и суммы напряжений на индуктивном и активном сопротивлениях цепи:

Максимальное значение тока в цепи с дугой достигается в момент t2, когда так как при этом L di = 0.

Падение напряжения Ri в цепи без дуги можно пренебречь, особенно при большом сопротивлении дуги, поэтому можно считать, что ток достигает максимального значения i0 (ограниченный ток выключателя) тогда, когда напряжение на дуге сравняется с мгновенным значением напряжения источника. Начиная с этого момента, ток все время уменьшается и в момент t4 при напряжении на дуге достигает нулевого значения значительно раньше естественного перехода ожидаемого тока через нуль. Сдвиг момента перехода тока через нуль по отношению к естественному переходу приводит к уменьшению сдвига фаз с = 1 для замкнутой цепи до = 2 для цепи с дугой. Это приводит к уменьшению пика восстанавливающего напряжения, вследствие чего смягчаются условия по напряжению во время гашения дуги.

1.4. Параметры и характеристики автоматических выключателей Автоматические выключатели как коммутационные аппараты выбираются:

• по условиям нормального режима – так, чтобы номинальное напряжение выключателя Uном. выкл соответствовало номинальному напряжению сети Uс. ном, а его номинальный ток Iном. выкл был не меньше максимального рабочего тока Imax защищаемого элемента;

• по условиям стойкости при КЗ – так, чтобы значение предельной коммутационной способности, электродинамической и термической стойкости выключателей были не менее соответствующих значений параметров КЗ в месте их установки.

Подробно условия выбора автоматических выключателей изложены в [4].

Номинальным током и напряжением выключателя называют значение тока и напряжения, которые способны выдерживать главные токоведущие части выключателя в длительном режиме.

Током отключения называется наибольший ток, который выключатель способен отключить. Максимальный расцепитель характеризуется номинальным током Iрасц. ном и током срабатывания Iср каждой ступени.

Номинальным током расцепителя называется наибольший ток, длительное прохождение которого не вызывает срабатывание расцепителя.

Предельной коммутационной способностью выключателя (ПКС) называют максимальное значение тока КЗ, которое выключатель способен включить и отключить несколько раз, оставаясь в исправном состоянии.

Одноразовой предельной коммутационной способностью (ОПКС) называют наибольше значение тока, которое выключатель может отключить один раз. После этого дальнейшая работа выключателя не гарантируется, может потребоваться его капитальный ремонт или замена.

Другое наименование этого параметра – номинальный кратковременно выдерживаемый ток.

Значение ПКС и ОПКС относятся к процессу отключения. Однако во включенном состоянии выключатель должен пропускать протекающий по нему ток КЗ, оставаясь в исправном состоянии, независимо от того, должен ли он или другой аппарат отключить этот ток. Это свойство выключателя характеризуется понятием электродинамической и термической стойкости.

Электродинамическая стойкость характеризуется амплитудой ударного тока КЗ, который способен пропускать выключатель без остаточных деформаций деталей или недопустимого отброса контактов, приводящего к их привариванию или выгоранию.

Термическая стойкость характеризуется допустимым значением Джоулева интеграла отражающего количество тепла, которое может быть выделено в выключателе за время действия тока КЗ.

Собственное время отключения выключателя – время срабатывания расцепителей и механизма свободного расцепления выключателя до начала расхождения силовых контактов (используется при выборе выключателей по предельной коммутационной способности).

Рис. 1.6. Защитные характеристики автоматических выключателей:

а – зависимая; б – независимая; в – ограничено зависимая; г – трехступенчатая;

1 – с выдержкой времени при КЗ; 2 – без выдержки времени при КЗ Полное время отключения выключателя – время срабатывания расцепителей, механизма свободного расцепления выключателя, расхождения силовых контактов и окончания гашения дуги в дугогасительных камерах (используется при проверке селективности защиты).

Автоматические выключатели могут иметь защитные характеристики, приведенные на рис. 1.6:

• зависимую от тока характеристику времени срабатывания – такие выключатели имеют только тепловой расцепитель, применяются редко вследствие недостаточной ПКС и быстродействия;

• независимую от тока характеристику времени срабатывания такие выключатели имеют только токовую отсечку, выполненную с помощью электромагнитного или полупроводникового расцепителя, действующего без выдержки или с выдержкой времени;

• ограниченно зависимую от токов двухступенчатую характеристику времени срабатывания – в зоне токов перегрузки выключатель отключается с зависимой от тока выдержкой времени, в зоне токов КЗ выключатель отключается токовой отсечкой с независимой от тока заранее установленной выдержкой времени (для селективных выключателей) или без выдержки времени (для неселективных выключателей);

выключатель имеет либо тепловой и электромагнитный (комбинированный) расцепитель, либо двухступенчатый электромагнитный, либо полупроводниковый расцепитель;

• трехступенчатую защитную характеристику – в зоне токов перегрузки выключатель отключается с зависимой от тока выдержкой времени, в зоне токов КЗ - с независимой, заранее установленной выдержкой времени (зона селективной отсечки), а при близких КЗ – без выдержки времени (зона мгновенного срабатывания); зона мгновенного срабатывания предназначена для уменьшения длительности воздействия токов при близких КЗ; такие выключатели имеют полупроводниковый расцепитель и применяются для защиты вводов в КТП и отходящих линий.

По характеристикам срабатывания электромагнитных расцепителей выключатели бывают трех типов (рис. 1.7):

mun В – ток срабатывания электромагнитного расцепителя равен IВ = (36)Iном; предназначен для потребителей, у которых ток нагрузки невысокий и ток КЗ может попасть в зону работы теплового, а не электромагнитного расцепителя;

mun C – ток срабатывания электромагнитного расцепителя IС = (510)Iном; предназначен для бытового и промышленного применения: для двигателей с временем пуска до 1 с, нагрузок с малыми индуктивными токами;

mun D – ток срабатывания электромагнитного расцепителя ID = (>10)Iном; применяется для мощных двигателей с затяжным временем пуска.

Тепловые расцепители, используемые в автоматических выключателях, чувствительны к нагреву от посторонних источников. Случается, что расцепитель промежуточного полюса при номинальном режиме отключается только из-за нагрева от соседних полюсов. Это приводит к ограничению области его работы и к коррекции номинального тока по графику или таблице.

Рис. 1.7. Защитные характеристики автоматических выключателей:

Нагрузочная характеристика автоматических выключателей зависит и от температуры окружающей среды: при ее снижении коэффициент нагрузки увеличивается, при повышении – уменьшается. Это ограничивает возможность их использования в условиях жесткого температурного режима эксплуатации.

Последнее поколение автоматических выключателей снабжено электронными расцепителями, осуществляющими комплексную защиту электроприемника и объединяющими в одном устройстве функции всех вышеперечисленных расцепителей. Они выполнены на базе микропроцессорной техники, гарантируют высокую точность срабатывания, надежность и устойчивость к температурным режимам. Электропитание, необходимое для правильной работы, обеспечивается трансформаторами тока расцепителя.

Защитные расцепители состоят из трех или четырех трансформаторов тока (в зависимости от типа сети [5]), электронного блока и механизма расцепления, который непосредственно воздействует на механизм отключения выключателя. Для управления магнитным пускателем дополнительно требуется вспомогательный блок управления, позволяющий управлять пускателем (контактором) в случае аварии (за исключением КЗ).

С помощью DIР-переключателей, размещенных на передней панели устройства, или с помощью специального электронного блока настройки программируется определенный набор параметров и функций расцепителя. Кривая срабатывания выключателя, максимально приближенная к рабочей характеристике потребителя (например, асинхронного двигателя (рис. 1.8)), определяет следующие параметры:

• функция L – защита от перегрузки с обратнозависимой выдержкой по времени и характеристикой срабатывания согласно обратнозависимой кривой (I2t = const);

• функция R – защита от заклинивания ротора с определенным временем задержки срабатывания;

• функция I – защита от короткого замыкания с мгновенным срабатыванием;

• функция U – защита от перекоса или обрыва фазы с определенным временем задержки срабатывания.

Автоматические выключатели с электронными расцепителями обеспечивают достаточную защиту электродвигателя от перегрузки при работе в нормальном режиме с малым количеством включений, недолгими запусками и умеренными пусковыми токами. Режим тепловой памяти, позволяющий вычислять температуру двигателя при отключении, возможен только при наличии дополнительного источника питания.

Рис. 1.8. Типовая рабочая характеристика асинхронного двигателя, совмещенная с кривой срабатывания электронного расцепителя:

I1 – порог срабатывания по току для функции L; I3 – порог срабатывания по току для функции I; I5 – порог срабатывания по току для функции R; t5 – порог срабатывания по времени для функции R; I6 – порог срабатывания по току для функции U;

t6 – порог срабатывания по времени для функции U; Iе – номинальный рабочий ток электродвигателя; Iа – пусковой ток электродвигателя; Iр – пиковое значение пускового тока; tа – время пуска электродвигателя; tр – время нарастания пускового тока до Iр; т – типовая кривая пуска электродвигателя; с – пример кривой срабатывания автоматического выключателя с электронным расцепителем; Класс – это класс пуска электродвигателя, определяющий время срабатывания для защиты от перегрузки Эти выключатели неэффективны при работе в старт-стопном режиме (более 60 вкл/час) и при тяжелом запуске. Если тепловые постоянные времени электродвигателя и электронного расцепителя не совпадают, то при настройке на номинальный ток двигателя автоматический выключатель может сработать слишком рано или не распознать режим перегрузки. Ограничение рабочих циклов автомата (включениеотключение) влечет использование в таких схемах контактора, имеющего большее количество циклов коммутации и лучшую коммутирующую способность. Но для подключения к нему расцепителя потребуется вспомогательный блок управления. Дополнительные (вспомогательные) устройства необходимы также для настройки и тестирования блока, что приводит к удорожанию устройства и усложнению режима его эксплуатации.

2. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ СЕРИИ ВА

Структура упрощенного условного обозначения большинства выключателей серии ВА и ее расшифровка приведены на рис. 2.1. Более подробная информация дается далее при рассмотрении конкретной модификации выключателей.

нитным расцепителями (или только с электромагнитным), рис. 2.2;

– с полупроводниковым (электронным) максимальным расцепителем, рис. 2.3;

– без максимальных расцепителей Обозначения номинального тока (Iном, А) выключателя:

37 – 400А Рис. 2.1. Упрощенная структура условного обозначения автоматических выключателей серии ВА В обозначении выключателей с номинальным током до 160 А вместо разделительного знака «» может указываться буква «Г». Это означает, что выключатель предназначен специально для защиты электродвигателей.

2.1. Выключатели с полупроводниковыми или Автоматические выключатели серии ВА08. Предназначены для проведения тока в нормальном режиме и отключения тока при коротких замыканиях, перегрузках и недопустимых снижениях напряжения, а также Рис. 2.2. Принципиальная электрическая схема выключателей серии ВА с электромагнитным (ЭМР) и тепловым (ТР) расцепителем Рис. 2.3. Принципиальная электрическая схема выключателей серии ВА с полупроводниковым (электронным) расцепителем для нечастых (до 6 раз в сутки) оперативных выключений и отключений электрических цепей и рассчитаны для эксплуатации в электроустановках на номинальное напряжение до 440 В постоянного тока и до 660 В переменного тока частотой 50 и 60 Гц.

Расшифровка условного обозначения автоматов приведена на рис. 2.4.

Условное обозначение вида аппарата: ВА.

Условное обозначение номера серии: Условное обозначение максимального номинального тока выключателя: 040400 А; 063630 А; 080800 А.

Условное обозначение вида максимального расцепителя тока:

0 – без максимального расцепителя тока; 1 – с электромагнитХ ными максимальными расцепителями тока; 3 – с аналоговым электронным расцепителем тока; 5 – с микропроцессорным электронным расцепителем тока.

Условное обозначение величины предельной коммутационной способности: С – стандартная; Н – нормальная;

Условное обозначение числа полюсов в сочетании с родом тока и номинальным током электронного расцепителя по Условное обозначение сочетания дополнительных сборочных Условные обозначения вида привода в сочетании со способом установки выключателей: 1 – ручной привод стационарного выключателя; 3 – электромагнитный привод стационарного выключателя; 5 – ручной дистанционный привод выдвижного выключателя; 7 – электромагнитный привод выдвижного Условное обозначение наличия и вида дополнительных механизмов по таблице 2.3.

Условное обозначение степени защиты: 20 – IP20; 00 – IP00.

Условное обозначение климатического исполнения ХХХХ выключателя: УХЛЗ; ТЗ.

Рис. 2.4. Структура условного обозначения автоматических выключателей серии ВА Условное обозначение числа полюсов, рода тока, номинального тока Условное обозначение сочетания дополнительных сборочных единиц Цифры * при наличии электромагнитного привода не применять Примечание: знак «+» означает наличие дополнительных сборочных единиц, знак «–» – их отсутствие. У выключателей без максимальных расцепителей тока исполнение с регулируемыми расцепителями напряжения отсутствует. Регулируемый расцепитель напряжения только для выключателей с электронными (микропроцессорными) расцепителями тока.

Условное обозначение наличия и вида дополнительных механизмов Механизм для оперирования через дверь распредустройства выключателем стационарного исполнения «отключено» выключателей стационарного исполнения По способу установки выключатели могут быть стационарные и выдвижные, иметь двух- и трехполюсное исполнение. Двух- и трехполюсные выключатели выполняются в одном габарите и отличаются отсутствием токоведущих частей в среднем полюсе.

По типу привода классифицируются на выключатели:

• с ручным приводом;

• с ручным дистанционным приводом;

• с электромагнитным приводом.

Из дополнительных сборочных единиц комплектуются:

• независимым расцепителем;

• вспомогательными контактами;

• вспомогательными дополнительными контактами;

• вспомогательными контактами, предназначенными для коммутации малых токов (микропереключатели).

Сочетание дополнительных сборочных единиц дано в таблице 2.2.

Выключатели модификации ВА08 могут оснащаться электронными и/или электромагнитными максимальными расцепителями тока либо не иметь максимальных расцепителей тока. Типы, основные параметры и категория применения выключателей с электронными расцепителями соответствуют указанным в таблицах 2.4 и 2.5. Информация о выключателях с электромагнитными расцепителями и без максимальных расцепителей представлена в разделе 2.2. Корректировка номинального тока выключателей на изменение температуры окружающей среды выполняется в соответствии с таблицей 2.6.

Выключатели могут быть токоограничивающими (типов Н, П, В) и нетокоограничивающими (типа С).

Электромагнитный расцепитель устанавливается в каждом полюсе выключателя исполнений Н, П, В. Настраивается на определенную предельной коммутационной способности ность, ICU, кА при напряжении:

Номинальная рабочая наибольшая отключающая способность, ICS в % к ICU электронного ния, Isd, в кратности к IR Уставки нерегулируемого электромагнитствует по току короткого замыкания, в кратности * Для номинального тока 160 А – Автоматические выключатели ВА08 переменного тока с электронными Исполнение выключателя по величине

С Н П В С Н П В С Н П В

предельной коммутационной способности Номинальный ток выключателя, In, А при Номинальное импульсное выдерживаемое ность, ICU, кА при напряжении:

Номинальная рабочая наибольшая отключающая способность, ICS в % к ICU Номинальный кратковременно выдерживаемый ток, ICW, кА Уставки ре- номинального тока расцепигулируемого теля, IR, в кратности к In электронного Уставки нерегулируемого электромагнитотсутстотсутстотсутстного расцепителя тока (при его наличии) по току короткого замыкания, в кратности Кроме выключателей с номинальным током 160 А, 250 А;

Для номинального тока 160 А – 10;

Наличие символа означает возможность вывода указанной защиты из действия (относится ко всему тексту).

Зависимость номинального тока выключателей стационарного исполнения Тип выклюокружающей среды ВА08-0400, Кабель ВА08-0400, Шина 620, ВА08-0400, Кабель ВА08-0630, Кабели ВА08-0800, Кабели уставку по току срабатывания предприятием-изготовителем и в условиях эксплуатации не регулируется.

Электронный микропроцессорный расцепитель (блок управления токовый БУТ-11, БУТ-12 (рис. 2.5 и 2.6)) и электронный аналоговый расцепитель (БУТ-14 (рис. 2.7)) предназначены для подачи команды на автоматическое отключение выключателя по заданной программе при возникновении в цепи токов короткого замыкания или перегрузки.

Электронный микропроцессорный расцепитель выполняет следующие виды защит:

• защита от однофазного КЗ с выдержкой времени или без нее;

• защита от междуфазного КЗ с задержкой и без задержки срабатывания; дополнительно имеет переключатель защиты от токов включения;

• защита от токов перегрузки (без выдержки времени; с независимой от тока выдержкой; с обратно квадратичной по времени N1/(к2 1);

с обратной четвертой степени времени N2/к4, где N1, N2 коэффициенты, к – кратность I/Ip).

Дополнительно БУТ–11, БУТ–12 осуществляют:

• индикацию кратности тока наиболее нагруженной фазы (Iф/IR);

• сигнализацию времени с начала перегрузки, если перегрузка длится более 50% времени до срабатывания исполнительного электромагнита;

• индикацию причины отключения;

• передачу во внешние цепи сигналов причины отключения, логической селективности;

• дистанционное переключение характеристик защиты от токов перегрузки.

Электронный аналоговый расцепитель выполняет защиту от токов перегрузки и защиту от междуфазного КЗ с задержкой и без задержки срабатывания.

Защитные характеристики выключателей ВА08 приведены на рис. 2.8 – 2.14.

Технические характеристики выключателей с аналоговыми и микропроцессорными электронными расцепителями тока и допустимые отклонения уставок при температуре окружающей среды (25 ± 10)°С приведены в таблицах 2.7, 2.8 и в зависимости от исполнения обеспечивают регулировку в эксплуатации:

• уставок номинального тока расцепителя IR в кратности к номинальному току выключателя;

• уставок тока срабатывания при КЗ с выдержкой времени Isd;

Рис. 2.5. Общий вид лицевой панели блока БУТ-11:

1 – индикатор срабатывания защиты от однофазных замыканий на землю;

2 – индикатор срабатывания защиты от перегрузок;

3 – индикатор срабатывания защиты от коротких замыканий (с выдержкой или мгновенной);

4 – индикатор срабатывания аварийного отключения (неисправность процессора);

5 – переключатель уставок по току защиты о однофазных замыканий на землю;

6 – переключатель уставок номинального тока расцепителя;

7 – переключатель уставок по току защиты от коротких замыканий (с выдержкой);

8 – переключатель уставок по току защиты от коротких замыканий (мгновенной);

9 – переключатель уставок срабатывания сигнализации перегрузок;

10 – разъем «Тест»;

11 – переключатель уставок задержек срабатывания защиты от однофазных замыканий;

12 – переключатель уставок задержек срабатывания защиты от перегрузок;

13 – переключатель уставок задержек срабатывания защиты от коротких замыканий;

14 – переключатель характеристик зависимости задержек срабатывания от тока перегрузки (I 4 – зависимость четвертой степени; I2 – квадратичная зависимость;

Н – независимая от тока; М – мгновенное отключение без преднамеренной задержки);

15 – кнопка сброса индикации причины отключения;

16 – индикаторы наибольшего фазного тока;

17 – переключатель режимов работы защиты от перегрузок (на отключение – О или на сигнализацию – С);

18 – выключатель ускорения действия защиты при включении на короткое замыкание Рис. 2.6. Общий вид лицевой панели блока БУТ – 12:

1 – индикатор срабатывания защиты от однофазных замыканий на землю;

2 – индикатор срабатывания защиты от перегрузок;

3 – индикатор срабатывания защиты от коротких замыканий (с выдержкой или мгновенной);

4 – индикатор срабатывания аварийного отключения (неисправность процессора);

5 – переключатель уставок по току защиты от однофазных замыканий на землю;

6 – переключатель уставок номинального тока расцепителя;

7 – переключатель уставок по току защиты от коротких замыканий (с выдержкой);

8 – переключатель уставок по току защиты от коротких замыканий (мгновенной);

9 – переключатель уставок срабатывания сигнализации перегрузок;

10 – разъем «Тест»;

11 – переключатель уставок задержек срабатывания защиты от однофазных замыканий;

12 – переключатель уставок задержек срабатывания защиты от перегрузок (при 6IR);

13 – переключатель характеристик зависимости задержек срабатывания от тока перегрузки (I 4 – зависимость четвертой степени; I 2 – квадратная зависимость; Н – независимая от тока; М – мгновенное отключение без преднамеренной задержки) и режимов работы защиты от перегрузок (на отключение – О или на сигнал С);

14 – переключатель уставок задержек срабатывания защиты от коротких замыканий и режима ускорения действия защиты при включении на КЗ;

15 – кнопка сброса индикации причины отключения;

16 – индикаторы наибольшего фазного тока Рис. 2.7. Общий вид лицевой панели блока БУТ – 14: 1 – уставки номинального рабочего тока; 2 – уставки выдержки времени защиты от перегрузки; 3 – уставки тока срабатывания защиты от короткого замыкания; 4 – уставки выдержки времени защиты от короткого замыкания; 5 – включение защиты от перегрузки; 6 – включение выдержки времени защиты от короткого замыкания 0, 0, Рис. 2.8. Времятоковая характеристика выключателей переменного тока ВА08-0403С, ВА08-0633С, ВА08-0803С с электронным (аналоговым) расцепителем тока Рис. 2.9. Времятоковая характеристика выключателей переменного тока с электронным (аналоговым) расцепителем тока и электромагнитным расцепителем тока Рис. 2.10. Времятоковая характеристика выключателя переменного тока ВА08-0405С, ВА08-0635С, ВА08-0805С с Рис. 2.11. Времятоковая характеристика выключателей переменного тока с электронным (микропроцессорным) Рис. 2.12. Времятоковая характеристика выключателей переменного тока ВА08-0405С, ВА08-0635С, ВА08-0805С с Рис. 2.13. Времятоковая характеристика выключателей переменного тока с электронным (микропроцессорным) Рис. 2.14. Времятоковая характеристика защиты от однофазных замыканий на землю • уставок тока срабатывания при коротком замыкании без выдержки времени Ii (защита мгновенного действия);

• уставок тока срабатывания при однофазном коротком замыкании на землю Ig;

• уставок по времени срабатывания при перегрузке tR;

• уставок по времени задержки при коротком замыкании tsd;

• уставок по времени задержки при однофазном коротком замыкании на землю tg;

• выбор режима работы защиты от перегрузки (табл. 2.8).

Отклонение уставок по току электромагнитных максимальных расцепителей тока в выключателях, не бывших в эксплуатации, не превышает ±20%.

Отклонения фактических значений уставок при изменении температуры от 50°С до + 55°С относительно предельных значений по таблице 2.7 и 2.8 не должны превышать:

±10% по токам срабатывания;

±20% по времени срабатывания при перегрузке;

±20% по времени срабатывания при коротком замыкании.

Характеристики выключателей переменного тока с электронными аналоговыми расцепителями тока и допустимые отклонения их уставок Уставки номинального тока расцепителя, IR, в кратности к In Время выдержки при перегрузке, с, tR Пределы срабатывания Кратковременная выдержка времени, Характеристика зависимости выдержНезависимая от тока Кроме выключателей с номинальным током 160, 250 А при уставке IR / In = 0,4 в сочетании с уставкой tsd = 0,02 с.

Характеристики электронного микропроцессорного расцепителя тока Уставки номинального тока расцепи- 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7;

Время выдержки при перегрузке, с, tR кании с выдержкой времени, Isd в кратности к IR Характеристика зависимости выдержНезависимая от тока Кратковременная выдержка времени, Время срабатывания расцепителя, с Уставки по току при сигнализации Iс, для выключателей с номинальным током 160 А – (1,17±0,12);

не применять для выключателей с номинальным током 160 А при уставках IR / In равных 0,3 и 0,4;

кроме выключателей на токи 160 А при уставке IR / In равной 0,3;

кроме выключателей с номинальным током 160А, 250 А;

для значений I / IR 1,2.

Полное время отключения цепи выключателем по каналу электромагнитного максимального расцепителя тока и по каналу независимого расцепителя не превышает 0,04 с.

Электрические схемы выключателей приведены на рис. 2.15 и 2.16.

Автоматами ВА08 обеспечивается логическая селективность с вышестоящими выключателями путем выдачи сигнала о превышении тока уставки по току при коротком замыкании Isd или Ii, при получении такого сигнала защита I >> вышестоящего выключателя должна работать с установленной выдержкой времени tsd, если ток превышает его уставку Isd. Также обеспечивается логическая селективность с нижестоящими выключателями путем принятия от них сигнала о коротком замыкании, если ток превышает уставку Isd, и нет сигнала о коротком замыкании от нижестоящих выключателей, защита I >> должна работать без установленной выдержки времени (рис. 2.17).

Независимый расцепитель срабатывает при подаче на выводы его катушки напряжения постоянного (24; 110; 220; 440 В) или однофазного переменного (110; 127; 220; 230; 240; 380; 400; 415; 550; 660 В) тока частоты 50 Гц. Питание от стороннего источника подается на катушку через замыкающий контакт вспомогательной цепи, что предохраняет катушку от длительного нахождения под током. Допустимые колебания рабочего напряжения от 0,7 до 1,2 номинального.

Вспомогательные и дополнительные контакты состоят из блоков, каждый из которых имеет свой изоляционный корпус, в который вмонтированы один замыкающих и один размыкающий контакты.

Они рассчитаны на номинальное напряжение от 24 до 660 В переменного тока и от 24 до 440 В постоянного тока. Допускают работу при напряжении от 0,7 до 1,2 номинального. В продолжительном режиме допускают нагрузку током до 4 А в цепи переменного тока и 0,3 А в цепи постоянного тока.

Вспомогательные контакты, предназначенные для коммутации малых токов, представляют собой микропереключатели, встроенные в изоляционный корпус. Коммутируют токи от 5 до 200 мА при напряжении от 2,5 до 220 В переменного тока с cos = 0,5 и от 5 до 36 В постоянного тока с постоянной времени до 0,015 с.

Указанные виды контактов используются в системах автоматики для сигнализации о положении главных (силовых) контактов выключателя.

Автоматические выключатели серии ВА45 с микропроцессорным управлением на номинальные токи от 630 до 5000 А (табл. 2.9) предназначены для осуществления функций защиты силовых электрических сетей переменного тока низкого напряжения (до 690 В) от токов перегрузки и короткого замыкания, в том числе с выдержкой времени Рис. 2.15. Схема электрическая принципиальная выключателей с блоком управления максимального расцепителя переменного тока без электромагнитных расцепителей

KY KY KY

Рис. 2.16. Схема электрическая принципиальная выключателей с максимальным расцепителем переменного тока и электромагнитными расцепителями KY Рис. 2.17. Схема организации защиты от коротких замыканий с логической селективностью:

замыкание К1 отключает QF1 с задержкой tsd1 = 0,02 с, при отказе QF1 отключает QF2 с задержкой tsd2 > tsd1;

замыкание К2 отключает QF2 с задержкой 0,05 с < tsd2, при отказе QF2 отключает QF1 с задержкой tsd3 > tsd2;

замыкание К3 отключает QF3 с задержкой 0,05 с < tsd Выключатели автоматические серии ВА ВА-45 / 630 А ВА-45 / 800 А ВА-45 / 1000 А ВА-45 / 1250 А ВА-45 / 1600 А ВА-45 / 2000 А ВА-45 / 2000 А ВА-45 / 2500 А ВА-45 / 2900 А ВА-45 / 3200 А ВА-45 / 3200 А ВА-45 / 4000 А ВА-45 / 3200 А ВА-45 / 5000 А (селективные выключатели), для оперативных включений и отключений сетей при управлении непосредственно оператором или по командным сигналам автоматической системы управления распределением электрической энергии, в которой установлен выключатель, для отключения сети в случае снижения напряжения сети ниже допустимого или пропадания напряжения.

Микропроцессорные блоки защиты и управления позволяют информировать эксплуатирующий персонал (в зависимости от типа блока) о состоянии нагрузки и параметрах защищаемой сети, в том числе отдельно по каждой фазе, о причинах автоматического отключения сети выключателем, о состоянии самого выключателя и его главных контактов посредством индикации на дисплее блока и возможности передачи основной информации по каналам телеметрии на диспетчерский пульт системы управления.

Выключатели предназначены для установки в шкафах, в том числе в выкатных ячейках шкафов (выдвижное исполнение), обеспечивают выполнение функции разъединителя при автоматическом или ручном отключении сети.

Микропроцессорные блоки защиты и управления обеспечивают формирование и регулирование защитной характеристики выключателей в зоне токов перегрузки и короткого замыкания (рис. 2.182.23), преобразование и выдачу на дисплеи и телеметрические каналы информационных данных. На выключатели устанавливаются микропроцессорные блоки двух типов: типа М и типа Н. Структурная схема функционирования блоков совместно с датчиками, входными сигналами и исполнительными узлами выключателя приведена на рис. 2.24. Передняя панель микропроцессорного блока для четырехполюсного выключателя изображена на рис. 2.25.

Выключатели могут длительно пропускать номинальный ток при температуре окружающей среды до 40°С, при более высокой температуре длительно пропускаемый ток корректируется в соответствии с таблицей 2.10.

Влияние температуры окружающей среды на номинальный ток автоматических выключателей ВА- выключателя Время срабатывания, с Рис. 2.18. Времятоковые характеристики автоматических выключателей ВА-45 с микропроцессором типа L Время срабатывания, с Рис. 2.19. Времятоковые характеристики автоматических выключателей ВА-45/2000 с микропроцессором типа М, Н Время срабатывания, с Рис. 2.20. Времятоковые характеристики автоматических выключателей ВА-45/3200 с микропроцессором типа М, Н Время срабатывания, с Рис. 2.21. Времятоковые характеристики автоматических выключателей ВА-45/4000 с микропроцессором типа М, Н Время срабатывания, с Рис. 2.22. Времятоковые характеристики автоматических выключателей ВА-45/5000 с микропроцессором типа М, Н Время срабатывания, с Рис. 2.23. Характеристики защиты от замыканий на землю автоматических выключателей ВА-45 с микропроцессором типа М, Н Рис. 2.24. Структурная схема функционирования микропроцессорных блоков выключателей ВА-45:

1 – трансформатор тока;

2 – трансформатор напряжения;

3 – датчик температуры окружающего воздуха;

4 – многоканальный коммутатор и усилитель;

5 – резервный источник питания (на входе 220 В);

6 – стабилизированный источник напряжения;

7 – микропроцессор;

8 – сигнализация защиты от повреждения источника питания;

9 – усилитель мощности;

10 – информационный дисплей;

11 – панель управления;

12 – информационный выход;

13 – интерфейсный выход;

14 – выход информационных данных;

15 – исполнительные элементы выключателя (расцепители);

16 – аналоговые управляющие сигналы Рис. 2.25. Органы индикации, регулировки на панели микропроцессорных блоков и выполняемые функции Автоматические выключатели серий ВА50 41 и ВА50 43 (производитель ОАО «Контактор», г. Ульяновск) рассчитаны для эксплуатации в электроустановках с номинальным напряжением до 660 В переменного тока частотой 50 и 60 Гц. Расшифровка их условного обозначения приведена на рис. 2.26, а основные параметры – в таблице 2.13.

Полное время отключения цепи токоограничивающими выключателями (ВА53 41 и ВА53 43) в зоне токов короткого замыкания не превышает 0,04 с.

ВАХХ ХХ ХХ ХХ ХХ ХХХХ:

Буквенное обозначение вида аппарата: ВА.

Условное обозначение номера серии ВА50 или типа:

52 – с электромагнитными расцепителями тока;

53 – выключатель токоограничивающий с полупроводниковым и электромагнитным расцепителями тока;

55 – с полупроводниковым расцепителем тока;

56 – без максимальных расцепителей тока.

Условное обозначение номинального тока выключателя:

ВА50 41 – Условное обозначение числа полюсов, величины номинального тока с вариантами присоединения по таблице 2. ВА50 43 – Условное обозначение числа полюсов, величины номинального тока в сочетании с количеством максимальных 8 – 2 полюса с расцепителями в 2-х полюсах в трехполюсном исполнении (для выключателей без максимальных расцепителей тока означает только количество полюсов).

Условное обозначение наличия и исполнения полупроводникового расцепителя:

2 – электромагнитные расцепители тока с защитой от токов короткого замыкания (для выключателей ВА52);

3 – полупроводниковый расцепитель тока МРТ1 для защиты от токов перегрузки, короткого замыкания и однофазного короткого замыкания для выключателей ВА53, ВА переменного тока (выдержки времени: мгн.; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25;

Рис. 2.26. Структура условного обозначения автоматических выключателей ВА50 41 и ВА 4 – полупроводниковый расцепитель тока МРТ2 для защиты от токов перегрузки, короткого замыкания и тока включения для выключателей ВА53, ВА55 переменного тока (выдержки времени: мгн.; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4 с);

5 – полупроводниковый расцепитель тока МРТ6 для защиты от токов перегрузки, короткого замыкания для выключателей ВА53, ВА55 постоянного тока (выдержки времени: мгн.; 0,1;

6 – полупроводниковый расцепитель тока МРТ8 для защиты от токов перегрузки, короткого замыкания для выключателей ВА53, ВА55 постоянного тока (выдержки времени: мгн.; 0,2;

7 – полупроводниковый расцепитель тока МРТ4 для защиты от токов перегрузки, короткого замыкания и токов включения для выключателей ВА53, ВА55 переменного тока (выдержки времени: мгн.; 0,2; 0,25; 0,35; 0,4; 0,45; 0,55; 0,6 с).

Обозначение исполнения по дополнительным расцепителям и свободным контактам по таблице 2.12.

Условное обозначение исполнения вида привода в сочетании со способом установки выключателя:

1 – ручной привод, стационарное исполнение;

3 – электромагнитный привод, стационарное исполнение;

5 – ручной дистанционный привод, выдвижное исполнение;

7 – электромагнитный привод, выдвижное исполнение.

Условное обозначение исполнения по дополнительным 5 – механизм для оперирования через дверь распредустройства выключателем стационарного исполнения с ручным приводом;

6 – устройство для блокировки положений «Включено» и «Отключено» выключателя стационарного исполнения;

7 – узел для установки электромагнитного замка у выключателей выдвижного исполнения;

8 – узел для установки электромагнитного замка и узел сигнализации конечных положений выключателя выдвижного Условное обозначение степени защиты: 20 – IP20; 00 – IP00.

Условное обозначение климатического исполнения:

Рис. 2.26. Структура условного обозначения автоматических выключателей ВА50 41 и ВА50 43 (окончание) Количество свободных Количество дотакт сигнализации автоНезависимый расцепиВспомогательный конУсловное обозначение исполнения Полное время отключения цепи выключателями с выдержкой времени в зоне токов короткого замыкания после истечения времени, указанного в таблицах 2.14 и 2.15, не превышает 0,04 с, если ток КЗ не превышает величины зоны селективности по таблице 2.13, в противном случае выдержка времени не более 0,04 с.

Полупроводниковый максимальный расцепитель тока в условиях эксплуатации допускает ступенчатый выбор:

• номинального тока расцепителя;

• уставки по току срабатывания в зоне токов КЗ;

• уставки по времени срабатывания в зоне токов перегрузки;

• уставки по времени срабатывания в зоне токов КЗ;

• уставки по току срабатывания при однофазном КЗ.

Отклонения уставки по току и времени срабатывания полупроводниковых максимальных расцепителей тока при температуре окружающей среды (25±10)°С приведены в таблице 2.14 и 2.15.

Выключатели оснащаются дополнительными сборочными единицами:

• независимым расцепителем;

• нулевым расцепителем напряжения (кроме ВА56 41 и ВА56 43);

• ручным приводом;

• ручным дистанционным приводом для оперирования через дверь распределительного устройства;

• электромагнитным приводом;

• свободными контактами;

• вспомогательными контактами сигнализации автоматического отключения;

• устройством для блокировки «Включено» и «Отключено» выключателя стационарного исполнения с ручным приводом.

Сочетания дополнительных сборочных единиц приведены в таблице 2.12.

Независимый расцепитель обеспечивает отключение выключателя при подаче на него напряжения постоянного (110, 220, 440 В) или однофазного переменного (110, 127, 220, 230, 240, 380, 400, 415, 550, 660 В) тока частотой 50 Гц. Допустимые колебания рабочего напряжения (0,7–1,2)Uном, режим работы – кратковременный.

Нулевой расцепитель напряжения:

• обеспечивает отключение выключателя без выдержки времени при напряжении на выводах его катушки ниже 0,35 номинального при переменном токе и ниже 0,2 номинального при постоянном;

Наименование параметРод тока ние главной цепи, В, не (предельный ток селекIн = 630 А) Предельная коммутациПеременный (действующее значение) * для выключателей с номинальным током 2000 А Уставки полупроводниковых расцепителей МРТ1 (рис. 2.27), МРТ (рис. 2.28) переменного тока и расцепителей МРТ6 (рис. 2.29) постоянного тока выключателей типов ВА53 41, ВА55 41, ВА53 43, ВА Уставки номи- Переменного то- 0,7; 0,8; 0,9;

кратные Iн Уставки по току Уставки по времгн.

мени срабатывания, с, при:

При номинальном токе выключателя Iн = 1000 А и Iн = 1600 А уставку тока 1,1 не применять.

Только для МРТ1.

Если до возникновения короткого замыкания ток в главной цепи был не ниже 0, номинального рабочего тока расцепителя (уставки).

У выключателей ВА53 41 и ВА53 43 уставка определяется значением тока электромагнитного расцепителя тока.

Уставки полупроводниковых расцепителей МРТ4 (рис. 2.28) переменного тока и расцепителей МРТ8 (рис. 2.29) постоянного тока выключателей типов ВА53 41, ВА55 41, ВА53 43, ВА Наименование параметра Уставки номитока*1 0,8; 0,9; 1,0; 1, нального тока времени срамгн.

батывания, с, При номинальном токе выключателя Iн = 1000 А и Iн = 1600 А уставку тока 1,1 не применять.

Если до возникновения короткого замыкания ток в главной цепи был не ниже 0, номинального рабочего тока расцепителя (уставки).

У выключателей ВА53 41 и ВА53 43 уставка определяется значением тока электромагнитного расцепителя тока.

Рис. 2.27. Общий вид лицевой панели блока МРТ1: 1 – уставки номинального тока расцепителя; 2 – включение защиты от однофазного короткого замыкания (выступ вправо – включена, влево – выключена); 3 – уставки тока срабатывания защиты от однофазного короткого замыкания; 4 – включение защиты о перегрузки (выступ влево – включена, выступ вправо – выключена); 5 – уставки выдержки времени защиты от короткого замыкания; 6 – уставки выдержки времени защиты от перегрузки; 7 – уставки тока срабатывания защиты от короткого замыкания;

8 – включение выдержки времени защиты от короткого замыкания (выступ в право – включена, влево – выключена) Рис. 2.28. Общий вид лицевой панели блока МРТ2: 1 – уставки номинального тока расцепителя; 2 – включение защиты от перегрузки (выступ влево– включена, выступ вправо – выключена); 3 – уставки тока срабатывания защиты от короткого замыкания; 4 – уставки выдержки времени защиты от короткого замыкания; 5 – уставки выдержки времени защиты от перегрузки; 6 – включение выдержки времени защиты от короткого замыкания (выступ в право – включена, влево – выключена); 7 – защита от тока включения (выступ вверх – включена, вниз – выключена). МРТ 4 отличается от МРТ2 уставками тока срабатывания защиты от короткого замыкания: 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 12 и уставками выдержки времени защиты от короткого замыкания: 0,2;

0,25; 0,35; 0,4; 0,45; 0,55; 0, Рис. 2.29. Общий вид лицевой панели блока МРТ6: 1 – индикатор наличия электропитания; 2 – ручка уставок номинального тока расцепителя Iр; 3 – включение защиты от перегрузки (выступ влево – включена, вправо – выключена); 4 – ручка уставок токов короткого замыкания; 5 – включение режима мгновенного срабатывания при коротком замыкании (выступ влево – включен, вправо – выключен);

6 – разъем «ТЕСТ»; 7 – ручка уставок времени срабатывания в зоне токов перегрузки; 8 – ручка уставок времени срабатывания в зоне токов короткого замыкания. МРТ8 отличается от МРТ6 уставками времени срабатывания в зоне токов короткого замыкания поз. 8: 0,6; 0,4 и 0,2 с • не производит отключение выключателя при напряжении на выводах его катушки 0,55Uном и выше;

• не препятствует включению выключателя при напряжении на выводах его катушки 0,85Uном и выше;

• препятствует включению выключателя при напряжении на выводах его катушки 0,1Uном и ниже.

Рассчитан для работы в продолжительном режиме при номинальных напряжениях:

• 110, 220 В постоянного тока;

• 127, 220, 230, 240, 380, 400, 415, 550, 660 В переменного тока частотой 50 Гц.

Свободные контакты допускают работу как при постоянном (до 220 В), так и при переменном (до 660 В) токе при напряжении (0,7– 1,2)Uном. Нагрузочный ток в продолжительном режиме до 4 А.

Вспомогательные контакты сигнализации автоматического отключения в продолжительном режиме допускают нагрузку 2 А и рассчитаны на напряжения до 380 В переменного тока и до 220 В постоянного.

Для выключателей ВА53 41, ВА53 43 (токоограничивающего исполнения) максимальными расцепителями тока являются полупроводниковые и электромагнитные расцепители, а для выключателей ВА 43 – только полупроводниковые.

Электромагнитные расцепители устанавливаются в каждом полюсе.

Настраиваются на определенную уставку по току срабатывания предприятием-изготовителем и в условиях эксплуатации не регулируются.

Расцепитель полупроводниковый типа МРТ состоит из блока управления полупроводниковым максимальным расцепителем (БУПР), измерительных элементов (ТА1, ТА2, ТА3), встраиваемых в каждый полюс выключателя, стабилизатора тока (для выключателей постоянного тока) и исполнительного электромагнита (К1), рис. 2.30.

Блок управления полупроводниковым максимальным расцепителем представляет собой самостоятельный несменный блок, в котором размещены все его элементы. На лицевой стороне БУПР (рис. 2.27–2.29) расположена прозрачная съемная крыша с элементами проверки работоспособности выключателя и выбора параметров в условиях эксплуатации в соответствии с защитными характеристиками (рис. 2.31–2.36).

Питание блока управления у выключателей переменного тока осуществляется от трансформаторов тока, а у выключателей постоянного тока – через стабилизаторы тока напряжением от главной цепи выключателя или от постороннего источника питания.

Трехполюсные автоматические выключатели серии ВА55 (производитель ОАО «Электроаппарат», г. Курск). Выключатели изготавливаются с полупроводниковым максимальным расцепителем тока на базе микроконтроллера Atmega 16L. Технические (табл. 2.16) и защитные (рис. 2.37, 2.38) характеристики этих автоматов отличаются от характеристик выключателей аналогичных моделей производства ОАО «Контактор», г. Ульяновск.

Полупроводниковый максимальный расцепитель тока в эксплуатации обеспечивает настройку и регулировку (табл. 2.16):

• уставки номинального тока расцепителя;

• типа защитной характеристики (рис. 2.37, 2.38);

• уставки по току срабатывания в зоне короткого замыкания;

• уставки по времени срабатывания в зоне перегрузки;

• уставки по времени срабатывания в зоне короткого замыкания;

• уставки по току срабатывания при однофазном короткого замыкании.

Наличие в автоматических выключателях ВА55 дополнительных сборочных единиц и механизмов отражено в структуре их условного обозначения (рис. 2.39).

Рис. 2.30. Схема электрическая принципиальная выключателей переменного тока: К1 – расцепитель независимый, он же исполнительный электромагнит БУПР; БРД – блок резисторов и диодов (устанавливается только на выключатели с независимым расцепителем напряжения) 0, 0, 0, 0, Рис. 2.31. Времятоковая характеристика выключателей переменного тока ВА53 41 и ВА55 41 с блоками МРТ1, МРТ2, пределы отклонений уставок см.

таблицы 2.13, 2. 0, 0, 0, 0, 0, 0, Рис. 2.32. Времятоковая характеристика выключателей переменного тока ВА53 41 и ВА55 41 с блоком МРТ4, пределы отклонений уставок см. таблицы 2.13, 2. Рис. 2.33. Времятоковая характеристика выключателей переменного тока ВА53 41 и ВА55 41 с защитой от однофазных замыканий, пределы отклонений уставок см. таблицу 2. Рис. 2.34. Времятоковая характеристика выключателей переменного тока ВА53 43 и ВА55 43 с блоками МРТ1, МРТ2, пределы отклонений уставок см.

таблицы 2.13, 2. t, c 0, Рис. 2.35. Времятоковая характеристика выключателей переменного тока ВА53 43 и ВА55 43, с блоком МРТ4, пределы отклонений уставок см. таблицы 2.13, 2. Рис. 2.36. Времятоковая характеристика выключателей переменного тока ВА53 43 и ВА55 43 с защитой от однофазных замыканий, пределы отклонений уставок см. таблицу 2. Автоматические выключатели серии ВА Наименование параметра Номинальное рабочее напряжение в цепи переменного тока, Uе, В Уставки номинального тока полупроводникового расцепителя в кратности к номинальному току выключателя Уставки по времени срабатывания при токе 6IR, tR, с Уставки по току срабатывания в зоне короткого замыкания Уставки по времени срабатывания в зоне се- мгн.; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35;

Номинальная рабочая наибольшая отключающая способность, IСS, и номинальная предельная наибольшая отключающая способность, ICU:

мощности 0,2, кА мощности 0,25, кА *1 – для обратноквадратичной зависимости защитной характеристики, рис. 2.37;

*2 – для обратнокубической зависимости защитной характеристики, рис. 2.38.

Независимый расцепитель обеспечивает отключение выключателя при подаче напряжения от 0,7 до 1,2 номинального значения. Шкала номинальных напряжений: 230 и 400 В переменного тока частотой 50/60 Гц, 220 В постоянного тока.

Вспомогательные и сигнальные контакты рассчитаны на работу в цепях переменного тока напряжением 48, 127, 230, 400 В и постоянного тока напряжением 24, 110, 220 В. Ток нагрузки зависит от напряжения и изменяется в пределах 0,2–4 А.

Принципиальные электрические схемы выключателей ВА представлены на рис. 2.40.

0, Рис. 2.37. Обратноквадратичная зависимость защитных характеристик автоматических выключателей ВА 0, Рис. 2.38. Обратнокубическая зависимость защитных характеристик автоматических выключателей ВА 3 – с полупроводниковым максимальным расцепителем Дополнительные сборочные едини- 1 – ручной привод, стационарное исцы: в соответствии с таблицей 2.17 полнение;

Рис. 2.39. Структура условного обозначения выключателей серии ВА Сочетание дополнительных сборочных единиц тельных контактов (сво- полнительных Рис. 2.40. Принципиальные электрические схемы выключателей серии ВА без (а) и с (б) дополнительными сборочными единицами: БРД –блок резисторов и диодов; МРТ – максимальный расцепитель тока; БГР – блок гасящих резисторов;

ДМ – диодный мост; ПБМРТ – полупроводниковый блок максимального расцепителя тока; S1 – сигнальный контакт; S2.1–S2.4 – вспомогательные контакты; К1 – независимый расцепитель; ТА – трансформатор тока; U1 – напряжение питания независимого расцепителя; SB1 – кнопочный выключатель электромагнитного привода; SB2 – кнопочный выключатель независимого расцепителя Автоматические выключатели серии ВА57. Электронными расцепителями оснащаются выключатели ВА57-35-35 и ВА57-39-35 производства ОАО «Дивногорский завод низковольтных автоматов». Их технические данные приведены в таблице 2.18, а защитные характеристики на рис. 2.41–2.43. Более подробная информация о выключателях данной серии дана в разделе 2.2.

Характеристики электронных расцепителей и коммутационные возможности выключателей ВА57-35-35 и ВА57-39-35 Время срабатывания в зоне токов перерактеристикой (Iп2t=const) или независиУставки срабатывания в зоне токов КЗ с Тип выключателя ВА57-35- ВА57-39- *1 – время срабатывания в зоне токов КЗ при Iп2t=const нормируются при 7Iп;

*2 – уставка определяет значение предельного тока селективности 0, Рис. 2.41. Времятоковые характеристики выключателей ВА57-35-35 с I2t OFF: Iп – номинальный ток выключателя; Isd – ток срабатывания в зоне токов короткого замыкания с обратнозависимой времятоковой характеристикой (Iп2t=const) или независимой задержкой срабатывания; Ii – ток срабатывания в зоне токов короткого замыкания с мгновенным срабатыванием; tr – время срабатывания в зоне токов перегрузки при 6Iп; tsd – время срабатывания в зоне токов короткого замыкания 0, Рис. 2.42. Времятоковые характеристики выключателей ВА57-35-35 с I2t ON: Iп – номинальный ток выключателя; Isd – ток срабатывания в зоне токов короткого замыкания с обратнозависимой времятоковой характеристикой (Iп2t=const) или независимой задержкой срабатывания; Ii – ток срабатывания в зоне токов короткого замыкания с мгновенным срабатыванием; tr – время срабатывания в зоне токов перегрузки при 6Iп; tsd – время срабатывания в зоне токов короткого замыкания Рис. 2.43. Времятоковые характеристики выключателей ВА57-39-35: Iп – номинальный ток выключателя; Isd – ток срабатывания в зоне токов короткого замыкания с обратнозависимой времятоковой характеристикой (Iп2t=const) или независимой задержкой срабатывания; tr – время срабатывания в зоне токов перегрузки при 6Iп;

tsd – время срабатывания в зоне токов короткого замыкания Автоматические выключатели серий ВА53, ВА54, ВА55 и ВА75 с полупроводниковым расцепителем (реле БПР). Их технические характеристики даны в таблице 2.19. Характеристика защиты – ограниченно зависимая, а для селективных выключателей трехступенчатая.

Обобщенная защитная характеристика выключателей переменного тока приведена на рис. 2.44. Реле БПР допускает ступенчатую регулировку:

Рис. 2.44. Защитные характеристики выключателей переменного тока серий ВА53, ВА54, ВА55, ВА75 с полупроводниковым расцепителем.

Наличие регулировки в точках Г, Д, К, Л, М зависит от типа и номинального тока • номинального тока расцепителя Iн. расц (ток срабатывания защиты от перегрузки соответствует току 1,25Iн. расц);

• тока срабатывания отсечки Iс.о (точки А, Б, В, Г, Д);

• времени срабатывания защиты от перегрузки tс.п при токе 6Iн. расц (точки Е, Ж, И);

Выключатели типа ВА53, ВА54, ВА55, ВА75 переменного тока на напряжение до 660 В ВА5341*** ВА5541*** * ПКС – предельная коммутационная способность выключателя; ОПКС – одноразовая ПКС; приведено действующее значение тока.

** Ток срабатывания электромагнитного расцепителя равен 120% наибольшей уставки отсечки полупроводникового расцепителя.

*** ВА5341 – токоограничивающие с полупроводниковыми и электромагнитными максимальными расцепителями тока для защиты в зоне токов перегрузки и короткого замыкания (табл. 2.20; рис. 2.45–2.47); ВА5541 – с полупроводниковыми максимальными расцепителями тока с выдержкой времени для защиты в зоне токов перегрузки и короткого замыкания (табл. 2.20; рис. 2.48–2.50).

• время срабатывания отсечки tс.о (точки К, Л, М) для селективных выключателей.

Начало зоны токов мгновенного срабатывания на рис. 2.44 показано условно, значение тока мгновенного срабатывания Iс. мгн зависит от номинального тока выключателя. Штриховой линией обозначена характеристика срабатывания отсечки неселективных выключателей.

Технические характеристики выключателей переменного тока ВА53– Номинальный ток полупроводникового максималь- 630, 800, 1000 630, максимального расцепителя тока, кратная Iном Уставки полупров зоне одноводникового макфазного корот- вующее значение ние) при напряжении 0, 0, 0, 0, Рис. 2.45. Времятоковая характеристика автоматических выключателей ВА53-41 с номинальным током полупроводникового расцепителя 630 А 0, 0, 0, 0, Рис. 2.46. Времятоковая характеристика автоматических выключателей ВА53-41 с номинальным током полупроводникового расцепителя 800 А 0, 0, 0, 0, Рис. 2.47. Времятоковая характеристика автоматических выключателей ВА53-41 с номинальным током полупроводникового расцепителя 1000 А Рис. 2.48. Времятоковая характеристика автоматических выключателей ВА55-41 с номинальным током полупроводникового расцепителя 630 А Рис. 2.49. Времятоковая характеристика автоматических выключателей ВА55-41 с номинальным током полупроводникового расцепителя 800 А Рис. 2.50. Времятоковая характеристика автоматических выключателей ВА55-41 с номинальным током полупроводникового расцепителя 1000 А Реле БПР не реагирует на апериодическую составляющую пусковых токов электродвигателей в течение одного периода. Коэффициент возврата реле 0,97–0,98. Разброс тока срабатывания с учетом всех влияющих факторов составляет:

• ±30% для Iс.о;

• ±20% для Iс.п.

Разброс тока срабатывания первой ступени защиты Iс. мгн допускается только в сторону его увеличения. Разброс времени срабатывания селективных выключателей при КЗ составляет ±0,02 с. Длительность протекания тока КЗ, при которой еще не срабатывает селективная отсечка, составляет при уставках по шкале 0,1; 0,2; 0,3 с соответственно 0,05; 0,15 и 0,25 с.

Источником оперативного тока полупроводникового реле, обеспечивающим отключение выключателя при КЗ, являются встроенные трансформаторы тока.

По заказу реле БПР может быть выполнено без защиты от перегрузки, а также с защитой от однофазных КЗ, срабатывающей при токе однофазного КЗ не менее 0,5Iн. расц и не более Iн. расц (ток срабатывания не регулируется), с установленной выдержкой времени – для селективных и без выдержки времени – для неселективных выключателей. Характеристика защиты от однофазных КЗ ограниченно зависит от тока (рис. 2.51).

Рис. 2.51. Характеристика защиты от однофазных КЗ выключателей с полупроводниковым расцепителем: селективных ВА55 и ВА75 с уставками времени срабатывания отсечки 0,3 с (кривая 1); 0,2 с (кривая 2); 0,1 с (кривая 3) и неселективных ВА53, ВА54 (кривая 4) Автоматические выключатели серий ВА83 и ВА85 (табл. П1.1 и табл. 2.21) предназначены для эксплуатации в электроустановках, а также допускается использовать их для прямых пусков асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и отключения вращающихся двигателей. Цифры в обозначении выключателей означают:

83 – токоограничивающие выключатели с полупроводниковыми и электромагнитными расцепителями;

85 – селективные выключатели с полупроводниковым расцепителем.

Технические данные автоматических выключателей серий ВА83 и ВА ВА ВА Защитные характеристики выключателей ВА8341 и ВА8541 приведены на рис. 2.52 и рис. 2.53, соответственно.

Автоматический выключатель ВА8843 (табл. 2.22) с электронным расцепителем на микропроцессоре обеспечивает защиту от перегрузки и короткого замыкания. Требуется только одна настройка для всех фаз и нейтрали, при этом срабатывание расцепителя происходит одновременно для всех полюсов выключателя. Микропроцессорный расцепитель не требует отдельного питания и гарантирует правильную работу защиты при токе нагрузки не менее 15% от номинального даже при наличии напряжения только в одной фазе, обеспечивает высокую точность срабатывания, надежность и независимость от температуры окружающей среды.

Технические данные автоматического выключателя ВА 0, 0, 0, 0, Рис. 2.52. Времятоковые характеристики отключения автоматического выключателя ВА Рис. 2.53. Времятоковые характеристики отключения автоматического выключателя ВА Микропроцессорный расцепитель включает в себя три трансформатора тока, микропроцессорный модуль и отключающую катушку, которая воздействует непосредственно на механизм отключения выключателя. Трансформаторы тока, установленные внутри корпуса выключателя, питают расцепитель и вырабатывают сигналы, необходимые для выполнения функции защиты. При появлении сверхтока выключатель отключается под воздействием отключающей катушки и замыкает контакты сигнализации срабатывания расцепителя. Передняя панель блока микропроцессорного расцепителя показана на рис. 2.54, а в таблице 2. приведены операции по настройке расцепителя на определенную защитную характеристику (рис. 2.55 и 2.56). Функции защиты выбираются и регулируются непосредственно на передней панели установкой переключателей согласно приведенной мнемосхеме.

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ РАСЦЕПИТЕЛЬ СВЕРХТОКА

Рис. 2.54. Передняя панель блока микропроцессорного расцепителя:

1 – индикация текущего тока в % от заданного значения тока тепловой защиты;

2 – переключатель установки тока тепловой защиты;

3 – переключатель установки вида защитной характеристики по току короткого замыкания;

4 – переключатель установки предаварийной сигнализации;

5 – диаграммы устанавливаемых защитных характеристик;

6 – гнездо для подключения тестирующего устройства;

7 – индикатор перегрузки;

8 – индикатор самодиагностики и включения питания расцепителя Функциональные технические характеристики электронного расцепителя автоматического выключателя ВА Индикация нагрузки Индикация самодиагностики электронноСветодиод «ВКЛ»

го расцепителя Индикация предварительной перегрузки Светодиод «ТРЕВОГА» (мигает) Установка тока тепловой защиты Ir Установка вида защитной характеристики Переключателями вида защитной харакот тока короткого замыкания (Ir2, Ir3) теристики на лицевой панели: F, R, B, M Установка предварительной сигнализации 0, 0, 0, Рис. 2.55. Времятоковая характеристики автомата ВА8843 с электронным (микропроцессорным) расцепителем при включении по I2t 0, 0, 0, Рис. 2.56. Времятоковая характеристики автомата ВА8843 с электронным (микропроцессорным) расцепителем при отключении по I2t Из автоматических выключателей серии ВА99 электронными расцепителями оснащены ВА99/1600, ВА99С/400 и ВА99С/ (табл. 2.24).

Микропроцессорные расцепители выключателей ВА99/ (рис. 2.57) имеют регулируемые уставки мгновенной токовой отсечки ( положения регулятора по току: F(2Ir), R(5Ir), В(10Ir), М(12Ir)) и по току перегрузки (8 положений регулятора: Ir = (0,4–1,0)Iп). В таблице 2. приведены его основные функции, позволяющие реализовать защиты в соответствии с приведенными на рис. 2.58 времятоковыми характеристиками.

Основные характеристики микропроцессорного расцепителя сверхтоков рис. 2. 1 Индикация нагрузки соотношения от заданного значения тока тепловой защиты 2 Уставка тока тепловой защиты Уставка вида защитной характе- Переключатели на лицевой паристики от тока КЗ нели (F, R, B, M) Гнездо для подключения тестиГнездо на панели Индикация предаварийной переСветодиод «перегрузка» мигает расцепителя и самодиагностики ВА99/1600 1250 А ВА99/1600 1600 А Рис. 2.57. Передняя панель блока микропроцессорного расцепителя автоматического выключателя ВА99/1600:

1 – индикация текущего тока в % от заданного значения тока тепловой защиты;

2 – переключатель установки тока тепловой защиты;

3 – переключатель установки вида защитной характеристики по току короткого замыкания;

4 – переключатель установки предаварийной сигнализации;

5 – диаграммы устанавливаемых защитных характеристик;

6 – гнездо для подключения тестирующего устройства;

7 – индикатор перегрузки;

8 – индикатор самодиагностики и включения питания расцепителя Электронные расцепители STR23 SE автоматических выключателей ВА99/С (передняя панель изображена на рис. 2.59) обеспечивают защиту (рис. 2.60) от перегрузок (48 положений):

грубая регулировка I0 = (0,5–1,0)Iп (6 положений);

тонкая регулировка Ir = (0,8–1,0)Iп (8 положений) и от токов короткого замыкания, уставка по току регулируется в пределах Isd = (2–10)Ir (8 положений). Кроме этого, на передней панели отображается индикация нагрузки:

светодиод alarm горит – 90% от уставки Ir;

светодиод alarm мигает – более 105% от уставки Ir и имеется гнездо для подключения тестирующего устройства с целью проверки работы аппарата после установки расцепителя или других вспомогательных устройств. Дополнительная информация о выключателях серии ВА99 приведена в разделе 2.2.

Рис. 2.58. Времятоковые характеристики автоматических выключателей ВА99/1600 с микропроцессорным расцепителем: а – характеристика расцепителя при включении по I 2 t; б – характеристика расцепителя при отключении по I 2 t Рис. 2.71. Схема защитных характеристик электронных расцепителей выключателей ВА-СЭЩ-LBA:

1 – ток срабатывания долгого времени задержки;

2 – время отключения долгого времени задержки;

3 – ток срабатывания короткого времени задержки;

4 – время отключения короткого времени задержки;

5 – ток срабатывания мгновенной задержки;

6 – ток срабатывания предварительной сигнализации;

7 – время отключения предварительной сигнализации;

8 – ток срабатывания по отказу заземления;

9 – время отключения по отказу заземления Характеристики электронного блока контроля и управления OCR-II Рабочие характеристики Задержка мгновенного срабатывания (I) Предварительная сигнализация (P) Уставка тока (А) In=…хIn max 0,40,50,60,70,80,91, Непрерывный ток (А) Iс=…хIn 0,60,70,80,850,90,951, менная за- чения (А) держка (L) (допустимая Время отLTD погрешность: ключения Кратковре- Ток отклюIs=…хIn 2346810OFF менная за- чения (А) держка (S) (допустимая Время отпогрешность: ключения STD 0,050,10,20,30,40, Задержка срабатывания ность: ±20%) (сек) Замыкание Ток отклю- Ig=…хIn max 0,10,20,30,40,5OFF (допустимая Время отпогрешность: ключения GTD 0,10,30,50,71,01,53, Предвари- Ток отклюIp=…хIc 0,70,80,90,951,0OFF тельная сиг- чения (А) нализация (P) (допустимая Время отPAL=…хLTD 0,5 (уставка Ip 1,0) погрешность: ключения Характеристики электронного блока контроля и управления OCR-III Возможное число полюсов воздушполюса данных Долговременная задержка (L) Кратковременная задержка Рабочие Задержка мгновенного срахарактеристики батывания (I) Предварительная сигнализация (P) Уставка тока ная задержка чения (А) (L) (допустис шагом: 5 с) ность: ±10%) Кратковремен- Ток отклюIs=…хIn 1,52345678910 (с шагом: 0,5) ная задержка чения (А) ность: ±15%) Задержка мгнос шагом: 1) венного сраба- Ток отклюIi=…хIn • 5000 А выше: 23456789101112 (с ша- тывания (I) чения (А) Замыкание на Ток от- Ig=…хIn max • 3 полюса: 0,20,30,40,50,60,70,80,91, землю (G) (допустимая погрешность: Время отGTD 0,10,20,3…2,82,93,0 (с шагом: 0,1 с) ная сигнализа- чения (А) ность: ±10%) ключения (с) Время срабатывания (с) Время срабатывания (с) Время срабатывания (с) Время срабатывания (с) 2.2. Выключатели с электромагнитными и тепловыми расцепителями и дополнительными устройствами Характеристика защиты – ограниченно зависимая для выключателей с комбинированными расцепителями и независимая – для выключателей с электромагнитными расцепителями.

Разброс тока срабатывания отсечки для новых выключателей ±20%, для выключателей, бывших в эксплуатации, ±30%.

Тепловые реле откалиброваны при температуре +40°С.

Автоматические выключатели серии ВА04 31 Про и ВА04 35 Про.

Особенности модели:

• компактный габарит;

• высокотехнологичные материалы;

• встраиваются в шкафы любого типа;

• широкий ассортимент дополнительных аксессуаров, они легко устанавливаются потребителями самостоятельно в условиях эксплуатации, отделение для их установки изолировано от силовой сети;

• легко монтируются с помощью адаптера на DIN-рейку;

• наличие блокировок от несанкционированного включения;

• безопасность персонала при монтажных и пусконаладочных работах.

Номинальный ток автомата определяется номинальным током теплового расцепителя.

Выключатели являются токоограничивающими. Обеспечивают существенное снижение пикового значения тока по отношению к расчетному значению, а также значительное ограничение удельной рассеиваемой энергии, что позволяет снизить электродинамические удары, тепловые нагрузки и уменьшить сечение кабелей и шин.

Технические параметры автоматов приведены в таблицах 2.32– 2.34, а их защитные характеристики – на рис. 2.76 и 2.77.

Выключатели могут оснащаться дополнительными сборочными единицами:

• вспомогательным контактом, контактом сигнализации или комбинированным контактом сигнализации (табл. 2.35);

• независимым расцепителем (табл. 2.36);

• расцепителем минимального напряжения (табл. 2.37).

Аксессуары унифицированы для выключателей обеих моделей.

о положении силовых контактов автоматического выключателя (включен / отключен).

Технические характеристики автоматических выключателей серии Наименование параметра Тип по коммутационной способности

С П В С П В

Номинальный ток выключа- 16; 20; 25; 32; 40; 50;

Номинальное рабочее напряжение, В, 50 Гц Номинальное напряжение изоляции, В Номинальное импульсное выдерживаемое напряжение, кВ дельная наибольшая отключающая 220/240 В Номинальная рабочая наибольшая отключающая способность ICS, в % к ICU, при напряжении 600 В Тип максимального расцепителя:

Температура окружающей сретабл. 2.33) ды, °С Ток уставки теплового расцепителя в зависимости от температуры Iном, t,°С Номинальный ток электромагнитного расцепителя Im (ток отсечки в Наиме нование параметра Номинальный рабочий ток дополнительных контактов выключателей Наименование Вспомогательный контакт Контакт сигнализации Комбинированный контакт сигнализации Рис. 2.76. Времятоковые характеристики отключения Рис. 2.77. Времятоковые характеристики отключения температуре окружающей среды 40°С: 1 – зона работы при температуре окружающей среды 40°С: 1 – зона раот «горячего» состояния теплового расцепителя; 2 – зона ра- боты от «горячего» состояния теплового расцепителя;

боты от «холодного» состояния теплового расцепитея 2 – зона работы от «холодного» состояния теплового расцепитея Параметры независимых расцепителей выключателей ВА04 31 Про и Наименование параЧисловое значение Рабочее напряжение, В /= 12 /= 24 /= 48 (110130) (200277) (380480) Диапазон рабочих наUном пряжений Параметры расцепителей минимального напряжения выключателей Наименование параЧисловое значение Рабочее напряжение, В /= 12 /= 24 /= 48 (110130) (200240) (380415) Диапазон напряжений включения Диапазон напряжений удержания Напряжение отключеUном ния К о н т а к т с и г н а л и з а ц и и предназначен для сигнализации об аварийном срабатывании автоматического выключателя от перегрузки или короткого замыкания, а также от расцепителей.

сигнализации об аварийном срабатывании автоматического выключателя и сигнализации о положении силовых контактов автоматического выключателя (включен/отключен).

Н е з а в и с и м ы й р а с ц е п и т е л ь является устройством кратковременного действия и для исключения его повреждения может использоваться в комбинации с блоком вспомогательных контактов, который снимает напряжение с катушки независимого расцепителя после срабатывания выключателя. Если независимый расцепитель запитан, включение автомата невозможно, время нахождения под напряжением – не более 5 с.

Р а с ц е п и т е л ь м и н и м а л ь н о г о н а п р я ж е н и я отключает автоматический выключатель при снижении фазного или линейного напряжения на его входе, а также препятствует его включению, если в цепи напряжение ниже установленного минимального уровня. Допускается установка только одного расцепителя минимального напряжения.

Если расцепитель не запитан, включение автоматического выключателя невозможно.

ВА04 31 Про и ВА04 35 Про приведены на рис. 2.78.

НР КС ВК