Гранична комутаційна здатність - апарати розподільних пристроїв низької напруги

Сторінка 7 з 75

Гранична комутаційна ЗДАТНІСТЬ

Комутаційної здатністю апарату називається його здатність виробляти включення і відключення ланцюга в необхідних умовах, після чого апарат залишається в справному стані. У цьому параграфі розглядаються умови, що виникають при верхньому допустимому межі комутованого струму.

При оцінці результатів випробування і вирішенні питання про придатність випробуваного апарату для роботи в тих чи інших експлуатаційних умовах виникають значні труднощі. Вони особливо великі при змінному струмі через періодичної зміни його миттєвого значення, внаслідок чого розбіжність контактів при випробуванні може бути при тій фазі струму, при якій виходять особливо легкі умови гасіння дуги. Крім того, струм перехідного режиму залежить від моменту включення. Момент розбіжності контактів пов'язаний з моментом включення. Іноді неясно при замиканні, в який момент часу умови випробування будуть найважчими. Після включення завжди має місце перехідний режим, при якому діюче значення струму різко змінюється. Часто апарат розмикає ланцюг, коли перехідний режим ще не закінчився. Якби характер зміни струму при короткому замиканні був однаковий в експлуатаційних умовах і при випробуванні, то порівняння умов в цих двох випадках можна було б виробляти по якомусь одному параметру, наприклад за значенням найбільшого струму або за значенням усталеного струму. Однак це далеко не завжди має місце.

Вищевказане часто не враховується як при випробуванні, так і при виборі апаратури. Іноді наводяться дані про її комутаційної здатності без вказівки, що під цим розуміється.

2-4. Гранична комутаційна ЗДАТНІСТЬ

Щоб правильно відчувати апаратуру і правильно вибирати її за даними випробування при проектуванні установок, гранична комутаційна здатність повинна бути виражена тими величинами, які визначають труднощі комутації струму. Для забезпечення схоронності апарату, схильного дії струму короткого замикання, і здатності його ввімкнути або вимкнути струм істотними є величини струму, що проходить по апарату до появи дуги, струму в дузі, відновлюється напруги і постійної часу ланцюга. Згідно ГОСТ 2774-44 [Л. 2-5] гранична комутаційна здатність визначається граничною здатністю включення (найбільшим допустимим струмом включення) і граничної розривної здатністю (найбільшим допустимим струмом відключення).

Гранична здатність включення визначається умовами, що мають місце до розбіжності контактів при відключенні вимикача. При замкнутих контактах або в процесі їх замикання найбільшу небезпеку становить їх передчасний покидьок через електродинамічних сил, що виникають головним чином в контактній точці. Слідом за покидьком може наступити повторне замикання. Це веде до приварювання і інтенсивному обгорання контактів. Можливість покидька контактів визначається співвідношенням максимальної величини електродинамічної сили, що відкидає контакти, і сили механізму, що притискає рухливий контакт до нерухомого. Тому ГОСТ 2933-45 [Л. 2-6] на методи випробування апаратів низької напруги і проект норм МЕК на автомати рекомендують висловлювати предёльную здатність включення найбільшим піком струму короткого замикання, який апарат здатний включити, що не пошкоджуючи. Якщо апарат не включає струму, т. Е. Якщо коротке замикання створюється уже ввімкнено апараті, то умови його роботи легше, і максимально допустимий пік струму при замкнутих контактах в цьому випадку зазвичай вище граничної здатності включення; він називається граничним наскрізним струмом.

Гранична розривна здатність визначається умовами, що мають місце після розбіжності контактів. ГОСТ 2933-45 і проект норм МЕК на автомати рекомендують висловлювати граничну розривну здатність діючим значенням періодичної складової струму. При цьому ГОСТ- рекомендує вказувати ток в останній період [ «посередньо перед відстань між контактами, а МЕК - в момент розмикання контактів. Ця остання відмінність не є суттєвим. Такий вираз розривної здатності (без урахування аперіодичної складової) допустимо, якщо при випробуванні і в експлуатації є приблизно однакові джерела енергії і однакові постійні часу ланцюга. Рекомендації, зазначені в ГОСТ, можуть, наприклад, застосовуватися для апаратури, яка встановлюється в мережах промислових підприємств, що живляться від трансформаторних підстанцій, за умови, що випробування цієї апаратури проводиться в ланцюзі трансформаторів, що живляться від вельми потужних генераторів (близько 10 000 та). Завдяки своїй простоті ці рекомендації в деякій мірі виправдані. Однак застосовується для розрахунку періодичних складових апериодические складові при випробуванні і в експлуатації можуть бути різними, по-перше, через різну постійної часу спадання і, по-друге, через різну початкової величини аперіодичної складової. Справа в тому, що при дайной величиною періодичної складової в момент появи дуги внаслідок інтенсивного спадання періодичної складової її початкова величина у генератора повинна бути більше, ніж у трансформатора, а отже, повинна бути більше і початкова величина аперіодичної складової. Нехай, наприклад, власний час відключення дорівнює близько 0,05 сек (рис. 2-1). Тоді при однаковому значенні періодичних складових в разі а амплітуда струму буде вдвічі більше, ніж в разі б. Одна і та ж розривна здатність (виражена діючим значенням) може бути зафіксована, коли фактично відключається струм в одному випадку вдвічі більше, ніж в іншому. Умови в разі а можуть бути і легше, ніж в разі б (§ 2-3). Шляхом жорсткого регламентування постійних часу при випробуванні і виборі апаратури можна було б усунути першу з вищевказаних причин, що викликають різні величини апериодических складають, але другу усунути не можна.

Для обліку аперіодичної складової при випробуванні високовольтних вимикачів ГОСТ 687-41

де / п-діюче значення періодичної складової за перший період після розбіжності контактів; / С а - середнє значення аперіодичної складової за перший період після розбіжності контактів.

При цьому в США прийнято, що для автоматів / е = 1,25 / п.

Струм 1е досить точно дорівнює чинному (середньоквадратичного) значенням повного струму короткого замикання протягом одного періоду після розбіжності контактів. Так як в високовольтних вимикачах дуга може згаснути ні до першому проходженні струму через нульове значення, то труднощі гасіння, обгорання контактів і т. П. В достатній мірі визначаються чинним значенням струму протягом цілого періоду. Цілком інше має місце при низькій напрузі. Тут дуга майже завжди гасне при першому проходженні струму через нульове значення або до цього моменту, т. Е. Протягом першого напівперіоду після моменту розбіжності контактів. Чинне значення струму протягом напівперіоду НЕ мо? Кет визначатися по (2-17). При малих значеннях аперіодичною складає зміна її дуже мало позначається на діючому значенні повного струму, взятого для цілого періоду, і дуже сильно впливає на діюче значення повного струму, взятого для однієї напівхвилі. Тому визначення розривної здатності, прийняте для апаратури високої напруги, непридатне для апаратури низької напруги.

Більшість заводів низьковольтної апаратури в даний час висловлює розривну здатність максимальним миттєвим значенням струму в тій ланцюга, яку здатний розімкнути апарат, починаючи з моменту часу, коли може з'явитися дуга Це значення найкраще характеризує небезпека відмови в роботі через неприпустимого оплавлення контактів, появи затяжний дуги і надмірного збільшення обсягу іонізованих газів, яке може "викликати перекриття між частинами, що перебувають під напругою.

При токах короткого замикання обгорання контактів (виплавлення і випаровування окремих значних ділянок електродів, особливо анода) відбувається головним чином при максимальному значенні струму. Невеликого зниження струму досить для різкого зменшення обгорання (§ 3-7). Обсяг іонізованих газів в значній мірі визначається кількістю металевих парів, наявність яких ускладнює гасіння дуги. Можливість появи затяжний дуги, а також обсяг іонізованих газів істотно залежать від енергії, що виділилася в стовбурі дуги. Її величина залежить від інтенсивності гасіння дуги. У разі інтенсивного гасіння дуга змінного струму гасне до природного проходження струму через нульове значення (як при постійному струмі, § 3-4). Енергія, що виділилася в дузі, в даному випадку визначається головним чином максимальним значенням струму в дузі, так як її головна складова частина є електромагнітної енергією контуру.

У разі неинтенсивного гасіння дуги падіння напруги на дуговому проміжку становить невелику частку напруги мережі; ток в дузі має лише трохи меншу величину, ніж струм в ланцюзі без дуги. Дуга в цьому випадку гасне приблизно при першому природному проходженні струму через нульове значення. Величина енергії, що виділилася в дузі, тут залежить не тільки від максимального миттєвого значення струму, але також і від величини аперіодичної складової, оскільки остання впливає на час між моментом появи дуги і природним проходженням струму через нульове значення. Тому при неінтенсивному гасінні максимальне миттєве значення струму не цілком визначає величину енергії, що виділилася в дузі. Однак будь-яке інше значення струму (наприклад, чинне за півхвилю) також не більше точно визначить цю енергію. Більш точний облік впливу аперіодичною складає був би дуже складний і недостатньо виправданий.

Зважаючи на викладене найкраще висловлювати розривну здатність максимальним миттєвим значенням струму. Таке визначення, крім того, що воно найбільш правильно, ще й зручно, так як розривна здатність і v здатність включення визначаються однорідними параметрами, легко отримуються з осцилограм.

1 Це ж передбачається і новим ГОСТ на методику випробування низьковольтних апаратів, який буде видано в 1962 р

Вищевказане не виключає того, що іноді більш точним може виявитися вираз розривної здатності діючим значенням повного струму за цілий період, як це практикується для високовольтних вимикачів. Це справедливо для випадків, коли дуга не гасне при першому проходженні струму через нульове значення. Таке явище спостерігається в деяких апаратах. Так як в різних випадках різні чинники визначають труднощі гасіння дуги, то, взагалі кажучи, не можна вимагати, щоб у всіх випадках розривна здатність визначалася одними і тими ж величинами. Однак абсолютно необхідно, кажучи про розривної здатності, точно вказувати, яким значенням струму вона виражається.

Для повної характеристики граничної комутаційної здатності має бути визначено і час від початку короткого замикання до появи дуги. Це треба для визначення струму, який буде в установці до моменту появи дуги. Останнє потрібно знати при виборі апаратури по її розривної здатності і для оцінки величини струмів, які взагалі можливі в установці (в разі, якщо апарат обмежує величину струму завдяки швидкодії).