Oncool.ru

Строй журнал
8 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Коэффициент надежности автоматического выключателя по пуэ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Надежность – это способность объекта (схемы) исполнять заданные функции на протяжении времени, обусловленные требованиями эксплуатации. Если на стадии проектировании не учесть надежность, то в реальных условиях разработанная схема управления может быть неработоспособной.

Вопрос надежности работы отдельных элементов регламентируется ГОСТ 27.002-83 «Надежность в техники, термины и определении».

Основное понятие в теории надежности отказ – это потеря работоспособности (полная или частичная), нарушение нормальной работы объекта (схемы), следствии чего его характеристики не удовлетворяют требований, которые перед ним ставятся.

Соответственно ГОСТ 27.002-83 понятие надежности может включать:

– безотказность – способность объекта сохранять работоспособность на протяжении определенного промежутка времени;

– долговечность – способность объекта сохранять работоспособность до граничного состояния при существующей системе технического обслуживания;

– ремонтопригодность – приспособления изготовления до предупреждения и выявления причин отключения и отказов, поломок их устранение путем проведения ТО и ТР;

– сохранность – способность изготовления быть исправным и работоспособным во время сохранения, транспортировки и ремонта.

К численным показателям надежности относятся: вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, наработки на отказ, средний термин службы, средний термин сохранения и др.

Вероятность безотказной работы — это вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникает. Вероятность безотказной работы определяем для каждого электрооборудования по формуле:

,

Где: k – коэффициент, который учитывает воздействия окружающей среды на работу электрооборудования и средств автоматизации; для с/х производства k = 10;

– общая интенсивность отказов, год-1, находим по Таблице 1.21 [1].

– время эксплуатации, для которого определяется вероятность безотказной работы, находим по таблице 1.20 [1].

Вероятность безотказной работы для автоматического выключателя:

P(t) = = 2,72-0,0066 ≈ 0,99.

Вероятность безотказной работы для магнитного пускателя:

P(t) = = 2,72-0,0066 ≈ 0,74.

Вероятность безотказной работы для теплового реле:

P(t) = = 2,72-0,0066 ≈ 0,87.

Вероятность безотказной работы для плавкого предохранителя:

P(t) = = 2,72-0,0066 ≈ 0,84.

Вероятность безотказной работы для терморегулятора:

P(t) = = 2,72-0,0066 ≈ 0,001.

Вероятность безотказной работы для реле защиты:

P(t) = = 2,72-0,0066 ≈ 0,93.

Вероятность безотказной работы для реле давления:

P(t) = = 2,72-0,0066 ≈ 0,22.

Вероятность безотказной работы для трансформатора 220/12:

P(t) = = 2,72-0,0066 ≈ 0,22.

Вероятность безотказной работы для переключателей:

P(t) = = 2,72-0,0066 ≈ 0,76.

Вероятность безотказной работы для сигнальных ламп:

P(t) = = 2,72-0,0066 ≈ 0,002.

Интенсивность отказов установки зависит от действия механичных сил на электрооборудования и от размещения каждого элемента схемы. Коэффициент, который учитывает механические воздействия, выбирают с таблицы 1.22 [1].

На интенсивность отказов также влияет температура и влажность окружающей среды, при которых работает элемент схемы или установка в целом. Коэффициент температуры, который зависит от влажности и температуры, при которых работают элементы схемы, выбирают с таблицы 1.23 [1].

Интенсивность отказов для каждого вида элементов определяем по формуле, учитывая коэффициент нагрузки и температуры, при которых данное электрооборудование используется.

Где: λ0 – интенсивность отказов в нормальных условиях, год-1 (таблица 1.21 [1]);

K – поправочный коэффициент, который учитывает коэффициент нагрузки и температуры.

Где: kH – коэффициент нагрузки, который зависит от условий, при которых работает элемент схемы, выбираем с таблицы 1.22 [1];

KT – коэффициент температуры, который зависит от температуры и влажности, в которых находится элемент схемы, выбираем с таблицы 1.23[1];

Определим интенсивность отказов для автоматического выключателя:

K = 1,07 ∙ 1,25 ≈ 1,34,

λ = 1,34 ∙ 0,22 = 0,29;

Определим интенсивность отказов для магнитного пускателя:

K = 1,07 ∙ 1,25 ≈ 1,34,

λ = 1,34 ∙ 10 = 13,4;

Определим интенсивность отказов для теплового реле:

K = 1,07 ∙ 1,25 ≈ 1,34,

λ = 1,34 ∙ 0,4 = 0,54;

Определим интенсивность отказов для плавкого предохранителя:

K = 1,07 ∙ 1,25 ≈ 1,34,

λ = 1,34 ∙ 0,6 = 0,80;

Определим интенсивность отказов для терморегулятора:

K = 1,07 ∙ 1,25 ≈ 1,34,

λ = 1,34 ∙ 23 = 30,82;

Определим интенсивность отказов для реле защиты:

K = 1,07 ∙ 1,25 ≈ 1,34,

λ = 1,34 ∙ 0,25 = 0,34;

Определим интенсивность отказов для реле давления:

K = 1,07 ∙ 1,25 ≈ 1,34,

Определим интенсивность отказов для трансформатора 220/12:

K = 1,07 ∙ 1,25 ≈ 1,34,

Определим интенсивность отказов для переключателей:

K = 1,07 ∙ 1,25 ≈ 1,34,

λ = 1,34 ∙ 0,92 = 1,23;

Определим интенсивность отказов для сигнальных ламп:

K = 1,07 ∙ 1,25 ≈ 1,34,

λ = 1,34 ∙ 20 = 26,8.

Вероятность отказов – величина по значению противоположна P(t). При этом: P(t) + q(t) = 1, откуда q(t) = 1 – P(t).

Вероятность отказа для автоматического выключателя:

Q(t) = 1 – 0,99 = 0,01;

Вероятность отказа для магнитного пускателя:

Q(t) = 1 – 0,74 = 0,26;

Вероятность отказа для теплового реле:

Q(t) = 1 – 0,87 = 0,13;

Вероятность отказа для плавкого предохранителя:

Q(t) = 1 – 0,84 = 0,16;

Вероятность отказа для терморегулятора:

Q(t) = 1 – 0,001 = 0,999;

Вероятность отказа для реле защиты:

Q(t) = 1 – 0,93 = 0,07;

Вероятность отказа для реле давления:

Q(t) = 1 – 0,22 = 0,78;

Читать еще:  Вентиляторы вытяжные для ванной комнаты с выключателем

Вероятность отказа трансформатора 220/12:

Q(t) = 1 – 0,22 = 0,78;

Вероятность отказа для переключателей:

Q(t) = 1 – 0,76 = 0,24;

Вероятность отказа для сигнальных ламп:

Q(t) = 1 – 0,002 =0,998.

Таким образом, выяснилось, что наиболее вероятным может быть отказ электронного терморегулятора и сигнальных ламп. Это объясняется сложностью его конструкции и схемы. Т. к. в данном случае выбран современный терморегулятор, интенсивность отказов может значительно снизится. Данных по интенсивности отказов указанного устройства не имеется. Ресурс сигнальных ламп невелик, поэтому необходимо всегда иметь в резерве несколько штук.

Выбор уставок аппаратов защиты

Уставки аппаратов защиты, а также номинальные токи плавких вставок предохранителей, следует выбирать из следующих условий:

Условие 1 . Номинальный ток расцепителя или плавкой вставки не должен быть менее номинального тока электроприемника.

Условие 2 . Аппарат защиты не должен отключать электроприемник при нормальных эксплуатационных перегрузках. Для обеспечения этого необходимо следующее:

а) номинальный ток плавкой вставки предохранителя должен быть не менее:

где К — коэффициент.

При небольшой частоте пусков и малой длительности разгона (до 5 сек) К = 2,5. При большой частоте пусков и длительном времени разгона (например для электродвигателей кранов) K = 1,6 — 2 ,5, для автоматических выключателей уставка теплового расцепителя должна быть проверена по время-токовой характеристике на время срабатывания в зоне перегрузки, а электромагнитного расцепителя — по условиям отстройки от пусковых токов.

Условие 3 . Уставки защитных аппаратов должны быть проверены на избирательность отключения, т. е. таким образом, чтобы при каждом нарушении нормального режима отключился только поврежденный участок, но не срабатывали защитные аппараты в высших звеньях сети. Проверка производится по время-токовым характеристикам.

При токах, превышающих пусковые, должен отключаться сначала предохранитель или автомат и только после этого магнитный пускатель (или контактор), для чего должно быть соблюдено условие:

t пред(авт) свз х K) / K зап,

где t пред(авт) — время срабатывания предохранителя (автоматического выключателя) по время-токовой характеристике, К — коэффициент, равный 1,15 и учитывающий отклонение от собственного времени пускателя; t свз — собственное время магнитный пускатель (или контактора); K зап — коэффициент запаса, равный 1,5.

Принятые уставки защитных аппаратов должны удовлетворять требованиям ПУЭ. При большом удалении приемника от подстанции необходима проверка на срабатывание защитного аппарата при однополюсном замыкании в соответствии с ПУЭ.

Для тепловых реле номинальный ток электроприемника должен находиться в пределах тока срабатывания нагревательного элемента реле.

Выбор тока отсечки

При коротком замыкании электродвигатель должен быть немедленно отключен. Отключение производится мгновенной отсечкой реле. Величину тока отсечки i отс выбирают, исходя из пускового тока электродвигателя:

где, I пик — пиковый (пусковой) ток электродвигателя; K п — кратность пускового тока электродвигателя, K зап = 1.3

Проверка аппаратов защиты на устойчивость при токах короткого замыкания

Устойчивость аппаратов защиты при коротких замыканиях указывается в каталогах и информациях заводов, поэтому проверка сводится к сравнению этих значений с токами короткого замыкания в точках установки аппаратов.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Категории надежности электроснабжения по ПУЭ 7

  • Первой категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.
  • Особая группа ( выделяется из состава первой категории ) электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.
  • Второй категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.
  • Третьей категории — все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй категорий.

Электроснабжение первой и особой категории

Согласно п. 1.2.19 ПУЭ 7 электроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Согласно п. 1.2.19 ПУЭ 7 для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.

В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т.п.

Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.

Читать еще:  Подключение диммера с выключателем anam

Электроснабжение электроприемников первой категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.

Электроснабжение второй категории

Согласно п. 1.2.20 ПУЭ 7, электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Для электроприемников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Электроснабжение третьей категории

Согласно п.1.2.21 ПУЭ 7, для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

Электроприемник (приемник электрической энергии) — аппарат, агрегат и др., предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии

Правильный выбор трансформатора тока по ГОСТу

Задача данной статьи дать начальные знания о том, как выбрать трансформатор тока для цепей учета или релейной защиты, а также родить вопросы, самостоятельное решение которых увеличит ваш инженерный навык.

В ходе подбора ТТ я буду ссылаться на два документа. ГОСТ-7746-2015 поможет в выборе стандартных значений токов, мощностей, напряжений, которые можно принимать для выбора ТТ. Данный ГОСТ действует на все электромеханические трансформаторы тока напряжением от 0,66кВ до 750кВ. Не распространяется стандарт на ТТ нулевой последовательности, лабораторные, суммирующие, блокирующие и насыщающие.

Кроме ГОСТа пригодится и ПУЭ, где обозначены требования к трансформаторам тока в цепях учета, даны рекомендации по выбору.

Выбор номинальных параметров трансформаторов тока

До определения номинальных параметров и их проверки на различные условия, необходимо выбрать тип ТТ, его схему и вариант исполнения. Общими, в любом случае, будут номинальные параметры. Разниться будут некоторые критерии выбора, о которых ниже.

1. Номинальное рабочее напряжение ТТ. Данная величина должна быть больше или равна номинальному напряжению электроустановки, где требуется установить трансформатор тока. Выбирается из стандартного ряда, кВ: 0,66, 3, 6, 10, 15, 20, 24, 27, 35, 110, 150, 220, 330, 750.

2. Далее, перед нами встает вопрос выбора первичного тока ТТ. Величина данного тока должна быть больше значения номинального тока электрооборудования, где монтируется ТТ, но с учетом перегрузочной способности.

Приведем пример из книги. Допустим у статора ТГ ток рабочий 5600А. Но мы не можем взять ТТ на 6000А, так как турбогенератор может работать с перегрузкой в 10%. Значит ток на генераторе будет 5600+560=6160. А это значение мы не замерим через ТТ на 6000А.

Выходит необходимо будет взять следующее значение из ряда токов по ГОСТу. Приведу этот ряд: 1, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 80, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 750, 800, 1000, 1200, 1500, 1600, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 8000, 10000, 12000, 14000, 16000, 18000, 20000, 25000, 28000, 30000, 32000, 35000, 40000. После 6000 идет 8000. Однако, некоторое электрооборудование не допускает работу с перегрузкой. И для него величина тока будет равна номинальному току.

Но на этом выбор первичного тока не заканчивается, так как дальше идет проверка на термическую и электродинамическую стойкость при коротких замыканиях.

2.1 Проверка первичного тока на термическую стойкость производится по формуле:

Данная проверка показывает, что ТТ выдержит определенную величину тока КЗ (IТ) на протяжении определенного промежутка времени (tt), и при этом температура ТТ не превысит допустимых норм. Или говоря короче, тепловое воздействие тока короткого замыкания.

iуд — ударный ток короткого замыкания

kу — ударный коэффициент, равный отношению ударного тока КЗ iуд к амплитуде периодической составляющей. При к.з. в установках выше 1кВ ударный коэффициент равен 1,8; при к.з. в ЭУ до 1кВ и некоторых других случаях — 1,3.

2.2 Проверка первичного тока на электродинамическую стойкость:

В данной проверке мы исследуем процесс, когда от большого тока короткого замыкания происходит динамический удар, который может вывести из строя ТТ.

Для большей наглядности сведем данные для проверки первичного тока ТТ в небольшую табличку.

3. Третьим пунктом у нас будет проверка трансформатора тока по мощности вторичной нагрузки. Здесь важно, чтобы выполнялось условие Sном>=Sнагр. То есть номинальная вторичная мощность ТТ должна быть больше расчетной вторичной нагрузки.

Вторичная нагрузка представляет собой сумму сопротивлений включенных последовательно приборов, реле, проводов и контактов умноженную на квадрат тока вторичной обмотки ТТ (5, 2 или 1А, в зависимости от типа).

Величину данного сопротивления можно определить теоретически, или же, если установка действующая, замерить сопротивление методом вольтметра-амперметра, или имеющимся омметром.

Сопротивление приборов (амперметров, вольтметров), реле (РТ-40 или современных), счетчиков можно выцепить из паспортов, которые поставляются с новым оборудованием, или же в интернете на сайте завода. Если в паспорте указано не сопротивление, а мощность, то на помощь придет известный факт — полное сопротивление реле равно потребляемой мощности деленной на квадрат тока, при котором задана мощность.

Читать еще:  Силовой автоматический выключатель 250а с расцепителем сименс каталог

Схемы включения ТТ и формулы определения сопротивления по вторичке при различных видах КЗ

Не всегда приборы подключены последовательно и это может вызвать трудности при определении величины вторичной нагрузки. Ниже на рисунке приведены варианты подключения нескольких трансформаторов тока и значение Zнагр при разных видах коротких замыканий (1ф, 2ф, 3ф — однофазное, двухфазное, трехфазное).

zр — сопротивление реле

rпер — переходное сопротивление контактов

rпр — сопротивление проводов определяется как длина отнесенная на произведение удельной проводимости и сечения провода. Удельная проводимость меди — 57, алюминия — 34,5.

Кроме вышеописанных существуют дополнительные требования для ТТ РЗА и цепей учета — проверка на соблюдение ПУЭ и ГОСТа.

Выбор ТТ для релейной защиты

Трансформаторы тока для цепей релейной защиты исполняются с классами точности 5Р и 10Р. Должно выполняться требование, что погрешность ТТ (токовая или полная) не должна превышать 10%. Для отдельных видов защит эти десять процентов должны обеспечиваться вплоть до максимальных токов короткого замыкания. В отдельных случаях погрешность может быть больше 10% и специальными мероприятиями необходимо обеспечить правильное срабатывание защит. Подробнее в ПУЭ вашего региона и справочниках. Эта тема имеет множество нюансов и уточнений. Требования ГОСТа приведены в таблице:

Хоть это и не самые высокие классы точности для нормальных режимов, но они и не должны быть такими, потому что РЗА работает в аварийных ситуациях, и задача релейки определить эту аварию (снижение напряжения, увеличение или уменьшение тока, частоты) и предотвратить — а для этого необходимо уметь измерить значение вне рабочего диапазона.

Выбор трансформаторов тока для цепей учета

К цепям учета подключаются трансформаторы тока класса не выше 0,5(S). Это обеспечивает бОльшую точность измерений. Однако, при возмущениях и авариях осциллограммы с цепей счетчиков могут показывать некорректные графики токов, напряжений (честное слово). Но это не страшно, так как эти аварии длятся недолго. Опаснее, если не соблюсти класс точности в цепях коммерческого учета, тогда за год набежит такая финансовая погрешность, что “мама не горюй”.

ТТ для учета могут иметь завышенные коэффициенты трансформации, но есть уточнение: при максимальной загрузке присоединения, вторичный ток трансформатора тока должен быть не менее 40% от максимального тока счетчика, а при минимальной — не менее 5%. Это требование п.1.5.17 ПУЭ7 допускается при завышенном коэффициенте трансформации. И уже на этом этапе можно запутаться, посчитав это требование как обязательное при проверке.

По требованиям же ГОСТ значение вторичной нагрузки для классов точности до единицы включительно должно находиться в диапазоне 25-100% от номинального значения.

Диапазоны по первичному и вторичному токам для разных классов точности должны соответствовать данным таблицы ниже:

Исходя из вышеописанного можно составить таблицу для выбора коэффициента ТТ по мощности. Однако, если с вторичкой требования почти везде 25-100, то по первичке проверка может быть от 1% первичного тока до пяти, плюс проверка погрешностей. Поэтому тут одной таблицей сыт не будешь.

Таблица предварительного выбора трансформатора тока по мощности и току

Пройдемся по столбцам: первый столбец это возможная полная мощность нагрузки в кВА (от 5 до 1000). Затем идут три столбца значений токов, соответствующих этим мощностям для трех классов напряжений — 0,4; 6,3; 10,5. И последние три столбца — это разброс возможных коэффициентов трансформаторов тока. Данные коэффициенты проверены по следующим условиям:

  • при 100%-ой нагрузке вторичный ток меньше 5А (ток счетчика) и больше 40% от 5А
  • при 25%-ой нагрузке вторичный ток больше 5% от 5А

Я рекомендую, если Вы расчетчик или студент, сделать свою табличку. А если Вы попали сюда случайно, то за Вас эти расчеты должны делать такие как мы — инженеры, электрики =)

К сведению тех, кто варится в теме. В последнее время заводы-изготовители предлагают следующую услугу: вы рассчитываете необходимые вам параметра тт, а они по этим параметрам создают модель и производят. Это выгодно, когда при выборе приходится варьировать коэффициент трансформации, длину проводов, что приводит и к удорожанию схемы и увеличению погрешностей. Некоторые изготовители даже пишут, что не сильно и дороже выходит, чем просто серийное производство, но выигрыш очевиден. Интересно, может кто сталкивался с подобным на практике.

Вот так выглядят основные моменты выбора трансформаторов тока. После выбора и монтажа, перед включением, наступает самый ответственный момент, а именно пусковые испытания и измерения.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector