Ochranná zařízení: účel, typy, klasifikace, specifikace, instalace, vlastnosti provozu, nastavení a opravy

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-02 13:51

Ochranná zařízení jsou zařízení, která jsou navržena k ochraně elektrických obvodů, elektrických zařízení, strojů a dalších jednotek před jakýmikoli hrozbami, které narušují normální provoz těchto zařízení, ak jejich ochraně před přetížením. Zde je důležité poznamenat, že musí být správně nainstalovány a operace musí být provedena přesně v souladu s pokyny, jinak mohou samotná ochranná zařízení způsobit poruchu zařízení, výbuch, požár a další věci.

Základní požadavky na příslušenství

Aby zařízení úspěšně fungovalo, musí splňovat následující požadavky:

• Ochranná zařízení nesmí za žádných okolností překročit povolenou teplotu při běžné zátěži elektrické sítě nebo elektrického zařízení.
• Zařízení by nemělo odpojovat zařízení od napájení během krátkodobého přetížení, které často zahrnuje zapínací proud, samospouštěcí proud atd.

Při výběru pojistkových vložek musíte vycházet ze jmenovitého proudu v části obvodu, která bude toto zařízení chránit. Toto pravidlo pro výběr ochranných zařízení je v každém případě relevantní při výběru jakéhokoli zařízení pro ochranu. Je také důležité pochopit, že při dlouhodobém přehřívání jsou ochranné vlastnosti výrazně sníženy. To negativně ovlivňuje zařízení, protože v okamžiku kritického zatížení se mohou například jednoduše nevypnout, což povede k nehodě.

Ochranná zařízení musí nutně vypnout síť, dojde-li v tomto okruhu k dlouhodobému přetížení. V tomto případě musí být dodržena inverzní závislost na proudu s ohledem na dobu expozice.

V každém případě musí ochranné zařízení odpojit obvod na konci, když dojde ke zkratu (zkratu). Pokud dojde ke zkratu v jednofázovém obvodu, pak k vypnutí musí dojít v síti s pevně uzemněným neutrálem. Pokud dojde ke zkratu ve dvoufázovém obvodu, pak v síti s izolovaným neutrálem.

Zařízení na ochranu elektrického obvodu mají vypínací schopnost I _{pr. Hodnota tohoto parametru musí odpovídat zkratovému proudu, který může nastat na začátku chráněného úseku. Pokud je tato hodnota nižší než maximální možný zkratový proud, pak k procesu odpojení části obvodu nemusí dojít vůbec nebo může nastat, ale se zpožděním. Z tohoto důvodu mohou být poškozena nejen zařízení připojená k této síti, ale také samotné ochranné zařízení elektrického obvodu. Z tohoto důvodu musí být faktor vypínací schopnostivětší nebo rovno maximálnímu zkratovému proudu.}

Pojistky tavného typu

V dnešní době existuje několik zařízení pro ochranu elektrických sítí, která jsou nejběžnější. Jedním z těchto zařízení je pojistka. Účelem tohoto typu ochranného zařízení je, že chrání síť před proudovým přetížením a zkratem.

Dnes existují zařízení na jedno použití a také s vyměnitelnými vložkami. Taková zařízení lze použít jak v průmyslových potřebách, tak v každodenním životě. K tomu existují zařízení, která se používají ve vedeních do 1 kV.

Kromě nich se v rozvodnách používají vysokonapěťová zařízení, jejichž napětí je vyšší než 1000 V. Příkladem takového zařízení může být pojistka na pomocných transformátorech rozvoden s 6/0, 4 kV.

Protože účelem těchto ochranných zařízení je chránit před zkraty a proudovým přetížením, jsou široce používány. Navíc se velmi jednoduše a snadno používají, jejich výměna je také rychlá a snadná a samy o sobě jsou velmi spolehlivé. To vše vedlo k tomu, že se takové pojistky používají velmi často.

Pro zvážení technických vlastností si můžete vzít zařízení PR-2. V závislosti na jmenovitém proudu je toto zařízení k dispozici se šesti typy patron, které se liší svým průměrem. V kazetě každého z nich lze instalovat vložku s předpokladem jiného jmenovitého proudu. Nanapříklad kazeta 15 A může být vybavena vložkou 6 A i 10 A.

Kromě této charakteristiky existuje také koncept spodního a horního zkušebního proudu. Pokud jde o spodní hodnotu zkušebního proudu, jedná se o maximální hodnotu proudu, při jejímž průtoku v obvodu po dobu 1 hodiny nedojde k odpojení části obvodu. Pokud jde o horní hodnotu, jedná se o minimální součinitel proudu, který při proudění po dobu 1 hodiny v okruhu roztaví vložku v ochranném a ovládacím zařízení.

Jističe

Jističe hrají stejnou roli jako pojistky, ale jejich konstrukce je složitější. To je však kompenzováno tím, že spínače jsou mnohem pohodlnější k použití než pojistky. Pokud se například v síti objeví zkrat v důsledku stárnutí izolace, pak je spínač schopen odpojit poškozenou část elektrického obvodu od napájení. Přitom samotná řídicí a ochranná aparatura je poměrně snadno obnovitelná, po provozu nevyžaduje výměnu za novou a po opravě je schopna opět spolehlivě ochránit úsek obvodu, který řídí. Je velmi výhodné použít tento druh spínačů, pokud je nutné provádět běžné opravy.

Co se týče výroby těchto zařízení, hlavním ukazatelem je jmenovitý proud, pro který je zařízení navrženo. V tomto ohledu existuje obrovský výběr, který vám umožňuje vybrat si pro každý řetězec to nejvhodnější.přístroj. Pokud mluvíme o provozním napětí, pak se stejně jako pojistky dělí na dva typy: s napětím do 1 kV a vysokonapěťové s provozním napětím nad 1 kV. Zde je důležité dodat, že vysokonapěťová ochranná zařízení pro elektrická zařízení a elektrické obvody se vyrábějí ve vakuu, s náplní inertního plynu nebo oleje. Tato konstrukce umožňuje na vyšší úrovni odpojit obvod, když taková potřeba nastane. Dalším významným rozdílem mezi jističi a pojistkami je to, že jsou vyrobeny pro provoz nejen v jednofázových, ale také v třífázových obvodech.

Například v případě zkratu na kostru jednoho z vodičů elektromotoru jistič vypne všechny tři fáze a nepoškodí ani jednu. To je významný a klíčový rozdíl, protože pokud je vypnuta pouze jedna fáze, motor bude nadále pracovat na dvou fázích. Tento způsob provozu je nouzový a značně snižuje životnost zařízení a může dokonce vést k nouzovému selhání zařízení. Kromě toho jsou jističe automatického typu vyráběny pro práci se střídavým i stejnosměrným napětím.

Tepelné a proudové relé

Dnes existuje mnoho různých typů relé mezi ochrannými zařízeními elektrické sítě.

Tepelné relé je jedním z nejběžnějších zařízení, která mohou chránit elektromotory, ohřívače, jakákoli napájecí zařízení předproblém, jako je přetěžovací proud. Princip činnosti tohoto zařízení je velmi jednoduchý a je založen na tom, že elektrický proud je schopen ohřát vodič, kterým protéká. Hlavní pracovní částí jakéhokoli tepelného relé je bimetalová deska. Při zahřátí na určitou teplotu se tato deska ohne, čímž se přeruší elektrický kontakt v obvodu. Zahřívání desky bude přirozeně pokračovat, dokud nedosáhne kritického bodu.

Kromě tepelné ochrany existují další typy ochranných zařízení, například proudové relé, které řídí množství proudu v síti. Dále je zde napěťové relé, které bude reagovat na změnu napětí v síti, a diferenciální proudové relé. Posledním zařízením je zařízení na ochranu proti svodovému proudu. Zde je důležité poznamenat, že jističe, stejně jako pojistky, nemohou reagovat na výskyt úniku proudu, protože tato hodnota je poměrně malá. Ale zároveň je tato hodnota dostačující k tomu, aby zabila osobu, která je v kontaktu s pouzdrem zařízení, které je vystaveno takové poruše.

Pokud existuje velký počet elektrických spotřebičů, které potřebují připojit relé diferenciálního proudu, pak se ke zmenšení výkonového štítu často používají kombinované stroje. Takovými zařízeními se staly přístroje, které kombinují jistič a diferenciální proudové relé - jističe diferenciální ochrany, neboli difautomaty. Při použití takových zařízení se nejen sníží velikost napájecího štítu, ale značně se usnadní proces instalace.ochranné zařízení, což je zase činí ekonomičtějšími.

Specifikace tepelného relé

Hlavní charakteristikou tepelných relé je doba odezvy, která závisí na zatěžovacím proudu. Jinými slovy, tato charakteristika se nazývá časový proud. Pokud vezmeme v úvahu obecný případ, pak před aplikací zátěže proteče přes relé proud I₀. V tomto případě bude ohřev bimetalové desky q_{0. Při kontrole této charakteristiky je velmi důležité zvážit, z jakého stavu (přehřátý nebo studený) se zařízení spouští. Kromě toho je při kontrole těchto zařízení velmi důležité pamatovat na to, že deska není tepelně stabilní, když dojde ke zkratovému proudu.}

Výběr tepelných relé je následující. Jmenovitý proud takového ochranného zařízení se volí na základě jmenovitého zatížení elektromotoru. Zvolený proud relé by měl být 1, 2-1, 3 jmenovitého proudu motoru (proud zátěže). Jinými slovy, takové zařízení bude fungovat, pokud do 20 minut bude zatížení od 20 do 30 %.

Je velmi důležité pochopit, že činnost tepelného relé je významně ovlivněna teplotou okolního vzduchu. V důsledku zvýšení okolní teploty se provozní proud tohoto zařízení sníží. Pokud se tento indikátor příliš liší od jmenovitého, bude nutné buď provést dodatečné plynulé nastavení relé,nebo si kupte nové zařízení, ale s přihlédnutím ke skutečné okolní teplotě v pracovní oblasti této jednotky.

Pro snížení vlivu okolní teploty na hodnotu snímacího proudu je nutné zakoupit relé s vyšší zátěží. Aby bylo dosaženo správné funkce teplého zařízení, mělo by být instalováno ve stejné místnosti jako ovládaný objekt. Je však třeba pamatovat na to, že relé reaguje na teplotu, a proto je zakázáno jej umisťovat do blízkosti koncentrovaných zdrojů tepla. Za takové zdroje se považují kotle, zdroje vytápění a další podobné systémy a zařízení.

Vyberte zařízení

Při výběru zařízení pro ochranu elektrických přijímačů a elektrických sítí je nutné vycházet ze jmenovitých proudů, pro které jsou tato zařízení navržena, a také z proudu napájejícího síť, kde budou takové jednotky instalovány.

Při výběru ochranného zařízení je velmi důležité mít na paměti výskyt takových abnormálních provozních režimů, jako jsou:

• mezifázové zkraty;
• fáze krátká na velká a malá písmena;
• silný nárůst proudu, který může být způsoben neúplným zkratem nebo přetížením procesního zařízení;
• úplné vymizení nebo příliš velké snížení napětí.

Pokud jde o ochranu proti zkratu, musí být provedena u všech elektrických přijímačů. Hlavním požadavkem je odpojení zařízení od sítě přivýskyt zkratu by měl být co nejmenší. Při výběru ochranných zařízení je také důležité vědět, že musí být zajištěna plná nadproudová ochrana, s výjimkou několika z následujících případů:

• když je přetížení elektrických přijímačů z technologických důvodů jednoduše nemožné nebo nepravděpodobné;
• pokud je výkon elektromotoru menší než 1 kW.

Navíc elektrické ochranné zařízení nemusí mít funkci ochrany proti přetížení, pokud je instalováno pro monitorování elektromotoru, který je provozován v přerušovaném nebo přerušovaném provozu. Výjimkou je instalace jakýchkoli elektrických spotřebičů v místnostech s vysokým nebezpečím požáru. V takových místnostech musí být na všech zařízeních bez výjimky nainstalována ochrana proti přetížení.

Podpěťová ochrana musí být nastavena v některých z následujících případů:

• pro elektromotory, které nelze zapnout při plném napětí;
• pro elektromotory, kde samostartování není povoleno z řady technologických důvodů nebo je nebezpečné pro zaměstnance;
• pro všechny ostatní elektromotory, které je třeba vypnout, aby se snížil celkový výkon všech připojených elektrických přijímačů v této síti na přijatelnou hodnotu.

Různé proudy a výběr ochranného zařízení

Nejnebezpečnější je zkratový proud. Hlavním nebezpečím je, že je mnohem větší než normální startovací proud a také jeho hodnota se může značně lišit v závislosti na části obvodu, kde se vyskytuje. Při kontrole ochranného zařízení, které chrání obvod před zkratem, musí tedy při výskytu takového problému obvod co nejrychleji odpojit. Zároveň by v žádném případě neměl fungovat, když se v obvodu vyskytne normální hodnota startovacího proudu jakéhokoli elektrického zařízení.

Pokud jde o proud při přetížení, zde je vše celkem jasné. Za takový proud se považuje jakákoli hodnota charakteristiky, která překračuje jmenovitý proud elektromotoru. Zde je však velmi důležité pochopit, že ne pokaždé, když dojde k přetížení proudu, musí ochranné zařízení odpojit kontakty obvodu. To je důležité i proto, že v některých případech je přípustné krátkodobé přetížení elektromotoru i elektrické sítě. Zde je vhodné dodat, že čím kratší zátěž, tím větších hodnot může dosáhnout. Na základě toho se ukazuje, co je hlavní výhodou některých zařízení. Stupeň ochrany zařízení se "závislou charakteristikou" je v tomto případě maximální, protože jejich doba odezvy se v tomto okamžiku sníží se zvýšením faktoru zatížení. Proto jsou taková zařízení ideální pro nadproudovou ochranu.

Shrneme-li, můžeme říci následující. Na ochranu protizkrat, musí být zvoleno volnoběžné zařízení, které bude nakonfigurováno tak, aby provozovalo proud, který je výrazně vyšší než počáteční hodnota. Pro ochranu proti přetížení musí mít ochranné spínací zařízení naopak setrvačnost a také závislou charakteristiku. Musí být zvoleno tak, aby nefungovalo během normálního spouštění elektrického zařízení.

Nevýhody různých typů ochranných zařízení

Pojistky, které byly dříve široce používány jako ochranná zařízení rozváděčů, mají následující nevýhody:

• spíše omezená možnost použití jako nadproudové ochrany, protože rozladění náběhového proudu je poměrně obtížné;
• motor poběží na dvou fázích, i když je třetí přerušena pojistkou, což způsobuje časté selhání motoru;
• v určitých případech je limit vypínacího výkonu nedostatečný;
• žádná možnost rychlého obnovení napájení po výpadku proudu.

Pokud jde o vzduchové typy strojů, jsou dokonalejší než pojistky, ale nejsou bez nevýhod. Hlavním problémem použití elektrických ochranných zařízení je to, že nejsou selektivní z hlediska působení. To je zvláště patrné, pokud se na nastavovacím stroji vyskytne neregulovaný vypínací proud.

Existují instalační stroje, ve kterých je ochrana proti přetížení provedena pomocí tepelných spouště. Citlivost ajejich zpoždění je horší než u tepelných relé, ale zároveň působí na všechny tři fáze najednou. Pokud jde o univerzální automatické stroje na ochranu, zde je to ještě horší. To je odůvodněno skutečností, že jsou k dispozici pouze elektromagnetické spouště.

Často se používají magnetické spouštěče, ve kterých jsou zabudovaná relé tepelného typu. Takové ochranné zařízení je schopno chránit elektrický obvod před přetížením ve dvou fázích. Ale protože tepelná relé mají velkou setrvačnost, nejsou schopna poskytnout ochranu proti zkratu. Instalace přídržné cívky do startéru může poskytnout ochranu proti podpětí.

Vysoce kvalitní ochranu proti přetížení a zkratu mohou zajistit pouze indukční relé nebo elektromagnetická relé. Mohou však fungovat pouze přes odpojovací zařízení, což komplikuje obvod s jejich připojením.

Shrneme-li výše uvedené, můžeme vyvodit následující dva závěry:

1. Pro ochranu elektromotorů, jejichž výkon nepřesahuje 55 kW, před proudem při přetížení se nejčastěji používají magnetické spouštěče s pojistkami nebo se vzduchovými zařízeními.
2. Pokud je výkon elektromotoru vyšší než 55 kW, pak se k jejich ochraně používají elektromagnetické stykače se vzduchovými prostředky nebo ochranná relé. Zde je velmi důležité pamatovat na to, že stykač nedovolí přerušení obvodu, pokud dojde ke zkratu.

Při výběru správného zařízení je velmi důležité vypočítat ochranná zařízení. Nejdůležitějším vzorcem je výpočet jmenovitého proudu motoru, který vám umožní vybrat ochranné zařízení s vhodnými indikátory. Vzorec vypadá takto:

I_n=R_dv ÷(√3U_{ncos c n), kde:}

I_{n je jmenovitý proud motoru, který bude v A;}

R_{motor je výkon motoru, který je uveden v kW;}

U_{n je jmenovité napětí ve V;}

cos q je činný účiník;

n je faktor účinnosti.

Znáte-li tyto údaje, můžete snadno vypočítat jmenovitý proud motoru a poté snadno vybrat vhodné ochranné zařízení.

Různé druhy poškození ochranných prostředků

Hlavní rozdíl mezi ochrannými zařízeními elektrického obvodu a jinými zařízeními je v tom, že nejen opravují závadu, ale také odpojují obvod, pokud charakteristické hodnoty překračují určité limity. Nejnebezpečnějším problémem, který často vyřadí ochranné prostředky, se stal hluchý zkrat. Při výskytu takového zkratu dosahují indikátory proudu nejvyšších hodnot.

Když dojde k přerušenému obvodu, když dojde k takovému problému, často se objeví elektrický oblouk, který je v krátkém časovém období docela schopný zničit izolaci a roztavit kovové části přístroje.

Pokud dojde k příliš velkému přetížení, může dojít k přehřátí vodivých částí. Kromě toho existují mechanické síly, kterévýrazně zvyšuje opotřebení jednotlivých prvků zařízení, což může někdy vést až k rozbití zařízení.

Existují vysokorychlostní jističe, které jsou náchylné k takovým problémům, jako je tření pohyblivého ramene a pohyblivého kontaktu o stěny zhášecí komory a také zkratování tyče demagnetizační cívky ke skříni. Dost často dochází k nadměrnému opotřebení kontaktních ploch, pístů a hnacích válců.

Opravy vysokorychlostních strojů

Oprava jakéhokoli typu vysokorychlostního ochranného zařízení musí být provedena ve stejném pořadí. Vysokorychlostní spínač neboli BV je ofukován čistým stlačeným vzduchem o tlaku nejvýše 300 kPa (3kgf/cm2). Poté se zařízení otře ubrousky. Dále musíte odstranit položky, jako je zhášecí komora, blokovací zařízení, pneumatický pohon, kotva pohyblivého kontaktu, indukční bočník a další.

Přímá oprava zařízení se provádí na speciálním opravárenském pracovišti. Zhášecí komora je rozebrána, její stěny jsou vyčištěny ve speciálním tryskacím stroji, poté jsou otřeny a zkontrolovány. V horní části této komory mohou být povoleny třísky, pokud jejich rozměry nepřesahují 50x50 mm. Tloušťka stěny v místech protržení by měla být od 4 do 8 mm. Je nutné změřit odpor mezi rohy zhášecí komory. U některých vzorků musí být indikátor alespoň 5 MΩ au některých alespoň 10 MΩ.

Poškozený oddíl musí být vyříznutcelé její délce. Všechna podobná místa kácení je třeba pečlivě vyčistit. Poté jsou lepené povrchy namazány roztokem lepidla na bázi epoxidové pryskyřice. Pokud byly nalezeny rozbité plechy ventilátoru, jsou vyměněny. Pokud jsou ohnuté, je třeba je vyrovnat a vrátit do provozu. K dispozici je také zhášecí komora, která by měla být očištěna od usazenin a roztavení, pokud existuje.