В этой статье:
- Безопасность и надежность
- Основные функции и принципы действия устройств защиты
- Уровень A: ГРЩ НН
- Уровень Б: промежуточные распределительные щиты
- Уровень В: конечное распределение
В современном мире надежное электроснабжение – это основа бесперебойной работы технологического оборудования и бизнес-процессов. С ростом энергопотребления в мегаполисах и индустриальных центрах, энергетическая инфраструктура претерпевает значительные изменения, адаптируясь к новым вызовам. Однако ключевыми по-прежнему остаются вопросы безопасности и надежности электросетей. В этой статье мы собрали полезную информацию для специалистов, занимающихся проектированием, монтажом и эксплуатацией систем электроснабжения, в частности, о важности комплексного подхода к обеспечению безопасности и бесперебойности электроснабжения, а также роли современных устройств защиты в достижении этих целей.
Безопасность и надежность
Электроустановки низкого напряжения должны иметь надежную защиту от перегрузки, короткого замыкания (КЗ), нарушения целостности изоляции.
При применении защит от вышеуказанных повреждений необходимо учитывать нормативную базу и правила безопасности персонала, а также технические и экономические требования.
Используемое оборудование для защиты должно:
- быть стойким к токам повреждения, устранять их с оптимальными затратами по отношению к требуемым техническим характеристикам;
- ограничивать отрицательное воздействие токов повреждения на электроустановку;
- обеспечивать надежное (бесперебойное) электроснабжение.
Все эти требования выполняются при координации рабочих характеристик защит, чтобы повысить безопасность электроустановки путем ограничения тепловых и электродинамических воздействий, а также обеспечить бесперебойность электроснабжения за счет отключения только поврежденного участка.
Существуют следующие виды и способы координации между выключателями: каскадное соединение (согласно ГОСТ Р 50030) и селективность. Если в сети имеются средства дифференциальной защиты, необходимо также обеспечивать селективность дифференциальных защит.
Основные функции и принципы действия устройств защиты
Автоматические выключатели (АВ) - коммутационные аппараты, способные включать и отключать цепь при любой величине тока, т.е. вплоть до своей отключающей способности.
Основные выполняемые функции:
- включение цепи;
- обеспечение прохождения тока;
- размыкание цепи и отключение тока;
- функция разъединения.
Выбор АВ обусловлен требованиями и особенностями электроустановки, характеристиками в части обеспечения бесперебойного и безопасного электроснабжения, соотношением стоимости/качества.
Каждый из трех уровней системы электроснабжения предъявляет свои требования к безопасности и бесперебойности.
Уровень A: ГРЩ НН
Главный распределительный щит (ГРЩ) – это наиболее важная часть сети низкого напряжения (НН). Надежность (бесперебойность) электроснабжения является основным требованием на этом уровне.
Токи КЗ на этом уровне достигают высоких значений:
- из-за близости к источнику питания;
- из-за того, что сечение проводников (сборных шин, кабельных линий) достаточно велико и рассчитано на протекание больших токов.
Это уровень, где применяются автоматические выключатели для распределения больших значений токов, например, автоматические выключатели серии SystemePact ACB от Systeme Electric. Обычно их устанавливают в ГРЩ низкого напряжения в качестве вводных аппаратов, а также могут быть предназначены для защиты мощных отходящих линий (фидеров). При коротких замыканиях некоторое время АВ должны оставаться во включенном состоянии, чтобы нижерасположенные аппараты смогли отключить повреждение быстрее. Поэтому, как правило, аппараты на ГРЩ срабатывают в заданном временном интервале.
Стойкость автоматических выключателей к тепловым и электродинамическим воздействиям определяется кратковременно допустимым сквозным током короткого замыкания Icw, согласно ГОСТ Р 50030.2), а также в соответствии с ГОСТ Р 50030.1. Конструктивно электродинамическая стойкость обеспечивается благодаря созданию усилия от протекаемого тока КЗ, которое удерживает подвижный контакт.
Основные характеристики автоматических выключателей на большие токи:
- применение на промышленных и гражданских объектах согласно МЭК 60947-2;
- большие значения отключающей способности Icu: от 50 до 150 кА;
- номинальный ток: до 6300 А;
- выключатели могут быть оснащены моторным приводом для дистанционного управления, что позволяет реализовать АВР;
- надежное и бесперебойное электроснабжение обеспечивается за счет полной селективности.
Уровень Б: промежуточные распределительные щиты
Особенности данного уровня электроснабжения:
- распределение электроэнергии осуществляется по кабельным линиям и шинопроводам;
- удаленность от источников питания небольшая, поэтому токи КЗ могут достигать значений до 100 кА;
- на этом уровне также очень важно обеспечить бесперебойное электроснабжение. Таким образом, автоматические выключатели на уровне Б должны ограничивать тепловые и электродинамические воздействия и быть полностью скоординированными с вышерасположенными и нижерасположенными устройствами защиты.
На данном уровне применяются автоматические выключатели в литом корпусе, например, автоматические выключатели серии SystemePact CCB от Systeme Electric. Это как правило быстродействующие устройства, основная задача которых - снижение тепловых и электродинамических воздействий на проводники (кабельные линии, сборные шины), а также потребителей. Это достигается за счет токоограничения, т.е. путем отталкивания контактов (подвижной части контакта от неподвижной), что позволяет отключать ток КЗ раньше, чем он достигнет своего ожидаемого установившегося значения.
Возможны следующие конструктивные исполнения:
- с одинарным контуром отталкивания («одинарная петля»);
- с двойным контуром отталкивания («двойная петля»);
- устройство с магнитным сердечником, которое толкает или тянет.
Эффект отталкивания контактов может быть усилен применением магнитной цепи:
- пропорционально квадрату протекаемого тока (используется U-образная форма контакта);
- пропорционально производной по току, т.е. крутизне нарастания тока (di/dt), что особенно эффективно при больших значениях тока (при токах КЗ).
Основные характеристики автоматических выключателей в литом корпусе:
- применение на промышленных и гражданских объектах согласно МЭК 60947-2;
- большие значения отключающей способности Icu: от 36 до 150 кА;
- номинальный ток до 1600 А;
- категория В (автоматы с номинальным током свыше 630 A;
- категория A (автоматы с номинальным током менее 630 A);
- быстрое включение и отключение цепи;
- три положения рукоятки (включение/отключение/аварийное отключение).
- бесперебойное электроснабжение за счет селективности аппаратов.
Уровень В: конечное распределение
На уровне конечного распределения электроэнергии автоматические выключатели защищают непосредственно потребителей. Таким образом, должна быть обеспечена селективность с вышестоящими защитами. Для этого уровня характерны малые значения токов короткого замыкания.
Это уровень, где применяются модульные автоматические выключатели. Они предназначены для защиты цепей конечного распределения, где необходимо ограничивать тепловые и электродинамические воздействия как на проводники (кабели, устройства присоединения), так и на потребителей. Модульные автоматические выключатели позволяют удовлетворить вышеперечисленным требованиям. Токоограничение модульных автоматических выключателей частично зависит от электромагнитного элемента (исполнительного механизма). После освобождения, он воздействует (ударяет) по подвижному контакту, сообщая последнему изначально высокую скорость. Таким образом, напряжение дуги начинает развиваться рано и очень быстро. Автоматические выключатели с меньшим номинальным током имеют большее сопротивление полюса, которое дополнительно способствует токоограничению.
Основные характеристики модульных автоматических выключателей:
- отключающая способность в зависимости от применения;
- номинальный ток: от 1 до 125 А, в зависимости от потребителя.
Они должны обеспечивать токоограничение, быть удобными в эксплуатации и, главное, безопасными для обслуживающего персонала.
«Систэм Электрик» – российская компания, производитель комплексных решений в области распределения электроэнергии и автоматизации, была образована в 2022 году в результате продажи бизнеса Schneider Electric в России и Беларуси. В Группу компаний «Систэм Электрик» входят заводы «Потенциал» (г. Козьмодемьянск), «Систэм Электрик Завод ЭлектроМоноблок» (СЭЗЭМ, г. Коммунар), НТЦ «Механотроника» (г. Санкт-Петербург), Инженерно-сервисный центр (г. Москва) и Центр инноваций Systeme Soft (г. Иннополис).
«Систэм Электрик» производит и реализует продукцию и программное обеспечение под собственными брендами Systeme Electric, Dekraft, «Механотроника», Systeme Soft, а также является авторизованным поставщиком сервисных услуг для установленного оборудования APC и Schneider Electric в России и Беларуси. Вся продукция соответствует международным стандартам качества.
Стратегические задачи компании – импортозамещение, развитие локального производства и НИОКР. Для этого «Систэм Электрик» инвестирует существенные ресурсы в расширение и модернизацию производственных мощностей, развитие продуктовой линейки и конкурентоспособных решений для промышленного комплекса страны. И особенно важно здесь – обеспечение технологического суверенитета в части надежности электроснабжения ключевых отраслей промышленного производства и критически важной инфраструктуры.
Ознакомиться с продуктами и решениями компании можно по ссылке.
