Защита от перегрузки трансформатора: Виды защиты трансформаторов от перегрузки

Виды защиты трансформаторов от перегрузки

Для защиты от перенапряжения трансформаторов используются предохранители. При аварийном отключении одного из трансформаторов, несколько аналогичных устройств вводятся в работу и компенсируют номинальное напряжение в сети, благодаря чему удается избежать аварийной ситуации.

ОСМ, ОСМ1 трансформаторы силовые сухие многоцелевого назначения	ТСЗ трансформаторы трёхфазные сухие	ОСМР трансформаторы силовые сухие разделительные многоцелевого назначения

• Предохранители и трехфазные выключатели,
• Газовая защита,
• Автоматическая релейная защита,
• Дифференциальная защита.

Предохранители и трехфазные выключатели

Данный вид защиты применяется для контроля в мощных распределительных сетях. Предохранители и трехфазные выключатели осуществляют защиту от грозовых скачков напряжения. Очень эффективны в условиях производства для защиты и стабилизации напряжения.

Газовая защита

В стандартных защитах силовых трансформаторов имеются газовые реле, состоящие из двух отделений. Первое отделение служит для контроля нагнетающего газа из масла, устанавливается над расширительным баком. Когда уровень газа, проходящего через масло, доходит до максимума, реле начинает выпускать газ. Данный процесс происходит в виде небольших выхлопов или постепенного открытия клапанов. Сигнализатором уровня газа служит поплавок.

Газовое реле поплавкового типа: 1 — корпус, 2,5 — контакты, 3 — стержень, 4 — изоляция выводов, 6 — крышка, 7 — рамка, 8 — ось, 9 — верхний поплавок, 10 — нижний поплавок.

Газовое реле  РГТ-80

Индикатор может не только показывать уровень, но и контролировать проходимость газов, а так же диагностировать работу трансформатора в целом.

Второе отделение реле подключается к масляному контуру трансформатора и соединяет его вертикальные каналы, открывая путь для поднимающегося газа.

Мембрана в расширительном баке является индикатором изменения давления. Повышение давления масла сжимает мембрану, диафрагма начинает двигаться. Движение диафрагмы может спровоцировать изменение атмосферного давления. При движении диафрагмы срабатывает специальный клапан отключающий трансформатор и включающий короткозамыкатель. Мембрана газового реле довольно хрупкая деталь, перестающая корректно работать при минимальном отклонении или повреждении (нуждается в полной замене).

Автоматическая релейная защита

Реле защиты трансформатора представляет собой небольшую емкость с маслом совмещенную с соединительной трубкой, выходящей из главного резервуара устройства. Реле используются в таких установках как трансформаторы дуговой плавки, морская техника и д.р. Реле защищают трансформаторы от коротких замыканий. Реле защиты состоят из двух элементов: резервуара и поплавка. Поплавок двигается вверх или вниз в зависимости от уровня масла, на поплавке устанавливается ртутный выключатель.

Нижний элемент реле состоит из перегородки ртутного индикатора. Данный элемент крепится напротив входа реле в трансформатор таким образом, что при поступлении масла с высоким давлением происходит его вытеснение.

Принцип действия релейной защиты довольно прост. Ртутный индикатор отключает трансформатор от сети когда падает уровень масла в баке трансформатора. Уровень масла подает в случае различных неисправностей, таких как нарушение изоляции, поломка сердечника и д.р.

Принцип выполнения реле РНТ

Дифференциальная защита трансформаторов

Дифференциальная защита устанавливается в высоковольтных сухих трансформаторах мощностью не более 5MVA с выключателями и контроллерами для защиты от замыканий и перенапряжений.

У дифференциальной защиты есть ряд преимуществ:

• Есть возможность обнаружения неисправности в ТМГ изоляционного масла,
• Дифференциальное реле сразу реагирует на любые повреждения цепей в зависимости от их классификации.
• Данные защитные устройства могут самостоятельно выявлять практически все ошибки.

Дифференциальные реле имеют самый простой принцип работы и устанавливаются непосредственно в трансформаторный шкаф. Реле сравнивают первичный и вторичный ток, в случае дисбаланса срабатывает защита.

Защита трансформатора в целом основана на контроле неравенства различных номинальных показателей: уровня масла, тока, напряжения сети и т. д.

Защита трансформатора от перенапряжения и перегрузки: разновидности

Среди электроустановок, применяемых для преобразования и передачи электроэнергии, трансформаторы являются наиболее дорогими устройствами. Тем не менее они способны работать без перебоя в течении всего срока эксплуатации, и даже более того, но при условии, что на прибор не будут воздействовать аварийные режимы. Для борьбы с любыми нарушениями нормальной работы на практике применяется защита трансформаторов.

Виды повреждений

Рис. 1. Повреждения трансформаторов

В связи с тем, что трансформатор включается в работу совместно с другими устройствами, любые повреждения на питающей линии, в низковольтных цепях или внутри бака одинаково опасны.

Среди актуальных видов аварий следует отметить следующие:

• Короткое замыкание между обмотками;
• Замыкание обмотки на корпус;
• Межфазные замыкания в линии;
• Межвитковые замыкания;
• Повреждение встроенного оборудования;
• Перегрев мест подключения, электрических контактов;
• Обрыв в цепи, нарушение целостности точек подключения или обмоток;
• Нарушение крепления железа, расшихтовка листов при ослаблении стяжек ярма с последующим перекрытием или разрушением витков.

Деление защит трансформаторов на основные и резервные

Любой вид повреждения в трансформаторе несет потенциальную опасность, как целостности оборудования, так и надежности работы всей энергосистемы. Поэтому крайне важно грамотно отстраивать работу защит на электростанциях, тяговых и трансформаторных подстанциях, местных КТП и ТП. Для этой цели защита трансформатора условно подразделяется на две категории – основную и резервную.

Основная защита – это такой вид автоматики, который направлен на анализ внутреннего состояния трансформатора (обмоток, железа, дополнительного оборудования). Данный тип охватывает как само устройство, так и  прилегающие к нему шины, провода и т.д.

Резервная защита охватывает те нарушения в работе, которые происходят за пределами трансформатора, но могут непосредственно повлиять на его проводники и внутренние элементы. Это всевозможные перегрузки, замыкания и перенапряжения в линиях, на смежных устройствах и т.д.

Рис. 2. Основные и резервные защиты

Разновидности защит и их суть

Все защиты для трансформаторов должны обладать достаточным быстродействием, чтобы вовремя отключить опасный режим. Так как при возникновении сверхбольших электрических величин он запросто приведет к разрушению изоляции, отпуску металла, возгораниям и прочим неприятным последствиям.

Для предотвращения перегрузок выполняется установка того или иного вида защиты на трансформатор. Какая именно защита используется на понижающих подстанциях, в оборудовании распределительных устройств, определяется местными условиями и особенностями режима работы.

Продольная дифференциальная защита

Область применения дифференциальной токовой защиты охватывает как сам силовой трансформатор, так и окружающие его присоединения вплоть до измерителей токовой нагрузки. Нормальным режимом работы каждого трансформатора считается равномерное перераспределение нагрузки между всеми тремя фазами, когда электрический ток в каждой из них получается приблизительно одинаковым.

Продольные дифференциальные защиты осуществляют сравнение токовой нагрузки во всех фазах. Так как ток примерно одинаков, то их геометрическая сумма должна равняться нулю. В результате сравнения получается, что токовая составляющая отсутствует или слишком мала для реакции. Но, как только произойдет замыкание одной фазы или сразу между несколькими, токи в них перестанут компенсировать друг друга, и их сумма будет отличаться от нуля, сработает дифференциальная отсечка.

Рис. 3. Пример дифференциальной защиты

Релейная

Для предотвращения повреждения трансформаторов применяется достаточно большое количество релейных защит. Однако отдельного внимания заслуживает реле контроля уровня масла. Этот вид предусматривает контроль за состоянием изоляционной среды. Конструктивно реле представляет собой поплавок с контактами, который удерживается выше контактов цепи срабатывания.

Если аварийный режим приведет к утечке масла и последующему снижению менее нормы, после которой может произойти пробой, произойдет отключение. Может располагаться в основном баке или иметь резервную релейную защиту в расширителе, которая предварительно даст сигнал о начале процесса.

Тепловая

Основой для тепловой защиты в трансформаторах служит классическая термопара. Место ее расположения определяется типом устройства, его мощностью и габаритами, так как перегрев может привести к нарушению изоляционных свойств, привести к термическому расширению масла.

К наиболее эффективным местам размещения относятся:

• в верхней части бака;
• у высоковольтных вводов;
• в обмотках.

Имеет две ступени – первая производит включение резервных вентиляторов или других средств охлаждения. Вторая, если первой не удалось сбросить перегрев ниже предельного значения, производит отключение трансформатора.

Токовая отсечка

Рис. 4. Пример токовой отсечки

Данный вид защиты применяется для отключения повреждения, которое могло возникнуть внутри трансформатора. Она размещается со стороны вводов защищаемого трансформатора, однако воздействие охватывает все обмотки, с которых может быть подано напряжение. Особенностью ее применения является схема питания, которая используется в соответствующей линии.

Так для трехфазных цепей с изолированной нейтралью токовая отсечка должна устанавливаться в двух фазах. А при использовании цепей с глухозаземленной нейтралью защита должна применяться в каждом фазном присоединении. При отключении трансформатора полностью отсутствует какая-либо выдержка времени.

Недостатком отсечки является срабатывание исключительно на токи большой величины. Поэтому некоторые межфазные КЗ, межвитковых или КЗ на землю в цепи с изолированной нейтралью могут остаться незамеченными.  На практике это один из самых простых способов, отключающих трансформатор в аварийном режиме.

Газовая защита

Газовое реле, как вид защиты, нашло широкое применение в маслонаполненных трансформаторах, где роль диэлектрика, разделяющего токоведущие элементы и заземленную конструкцию корпуса, выполняет трансформаторное масло. В нормальном режиме работы понижающие трансформаторы не воздействуют на жидкий диэлектрик, и масло пребывает в постоянном физическом состоянии.

Но, в случае возникновения межвитковых замыканий, контакта проводников со сталью или других ситуаций внутри бака горение дуги или разогрев металла приводит к локальному закипанию масла. От этого места и начинается выделение газов, которые поднимаются в верхнюю точку емкости.

Рис. 5. Пример газовой защиты

Для всей емкости верхняя точка – это расширительный бак, поэтому устанавливают газовое реле в соединительной трубе между расширителем и баком трансформатора. Конструктивно газовая защита представляет собой поплавок, с двумя контактами. При погружении в масло поплавок находится в незамкнутом положении. Как только выделившиеся газы поднимутся по трубе, поплавок упадет и замкнет контакты, масляный трансформатор отключится.

Струйная защита

Используется в трансформаторах с первичными и вторичными обмотками на 110, 35, 10, 6, 3,3кВ, где присутствует возможность переключения величины напряжения под нагрузкой. Устройство РПН, как правило, размещается в отдельном баке внутри основного, который изолирует его от высоковольтных обмоток. Переключение позиций РПН под нагрузкой может обуславливать как штатные коммутационные явления, так  и аварийные. Последние приводят к выбросу масла от бака к расширителю.

Для реакции на такие повреждения и устанавливается струйная защита, так как поток масла от РПН активирует измерительный датчик. Далее происходит отключение выключателя, который обесточит обмотки трансформатора.

Максимальная токовая защита

Рис. 6. Пример максимальной токовой защиты

Максимальная токовая защита применяется для срабатывания в ответ на токи КЗ, расположенные в непосредственной близости к источнику. Сюда относятся повреждения как на обмотках, так и на ближайших шинах подстанции, в окружающем оборудовании и ит.д.

На практике выделяют большое количество вариантов исполнения МТЗ:

• От внутренних и внешних КЗ;
• МТЗ с комбинированным пуском по напряжению;
• МТЗ с  пуском по напряжению и фильтром  напряжения обратной последовательности;
• Обратной последовательности комбинированная с устройством против трехфазных КЗ;

Помимо аварийных режимов для МТЗ может устанавливаться режим защиты от перегрузки. Для этого устанавливается ток срабатывания в определенных пределах. Уставка выбирается исходя из максимального значения нагрузки, чтобы не происходило срабатывания автоматического выключателя в нормальном режиме работы.

Токовая защита нулевой последовательности

Рис. 7. Пример токовой защиты нулевой последовательности

Предназначена для защиты трансформатора от возможного замыкания как одной, так и двух фаз на землю. Это те ситуации, когда в трехфазной системе нарушится симметрия нагрузки и относительно нулевой точки сумма токов больше не будет равна нулю.

Равновесие системы нарушится, что и спровоцирует отключение питания спустя заданный временной промежуток. Часто комбинируется с АПВ, тогда через несколько секунд происходит повторное включение выключателя, на случай если замыкание самоустранилось.

Специальная резервная защита

Специальная резервная защита предназначена для автономного резервирования МТЗ по токовым цепям. Может использоваться как по высокой, так и по низкой стороне трансформатора. Их действие нацелено на первичные и вторичные максимальные токи, которые могут возникнуть в непосредственной близости от защищаемого объекта. Работа СРЗ, как правило, имеет выдержку по времени относительно основных МТЗ по стороне 110 – 220 кВ.

Токовая ступенчатая защита

Как и предыдущий вариант, представляет собой разновидность МТЗ, которая выстраивается в ключе последовательности срабатывания для разных обмоток. Широко используется в цепях, где потребители подключаются к источнику с большими пусковыми токами. Однако чувствительность максимальной защиты имеет дополнительную привязку к напряжению, что и обеспечивает блокировку автоматического отключения в случае запитки слишком мощной нагрузки, так как просадка напряжения не достигает установленного предела.

Ступени отстраиваются с таким временным промежутком, чтобы воздействие на выключатели нагрузки производились после основной токовой защиты.

Защита от минимального напряжения

В случае снижения питающего напряжения возможны два варианта развития событий – удаленное короткое замыкание, которое другими защитами распознается как большая нагрузка или подключение слишком большой суммарной нагрузки. И тот и другой вариант пагубно сказывается на работе трансформатора, поэтому  и при аварийном режиме, и при перегрузке устанавливается выдержка времени, после которой происходит один из таких вариантов:

• отключение аварийного участка;
• вывод  неприоритетных потребителей из работы;
• автоматическое включение резерва.

Более подробно о таком типе защиты в статье https://www.asutpp.ru/zaschita-minimalnogo-napryazheniya.html

Видео по теме

Использованная литература

• М.А. Шабад «Защита трансформаторов 10кВ» 1989
• М. А. Беркович. В. В. Молчанов, В. Л. Семенов «Основы техники релейной защиты» 1984
• Засыпкин А. С. «Релейная защита трансформаторов»  1989
• Шабад М. А. «Защита трансформаторов распределительных сетей» 1981
• Фигурнов Е. П. «Релейная защита» 2004

Руководство NEC по защите трансформаторов и фидеров трансформаторов

Примечание. Все ссылки на нормы основаны на NEC 2014.

NEC имеет отдельные секции для защиты фидера трансформатора и защиты трансформатора. В статье 240 перечислены требования к защите фидера трансформатора, а в ст. 450 содержит требования к защите трансформатора. Примечание мелким шрифтом к гл. 450.3 устанавливает связь между двумя разными статьями: «защита от перегрузки по току, требуемая ст. 450 также может удовлетворять требованиям ст. 240 для защиты проводника и наоборот, но возможно и их отсутствие». Таким образом, несмотря на то, что эти две статьи связаны между собой, соответствие одному набору требований не обязательно означает соответствие другому, когда речь идет о защите от перегрузки по току.

С исключениями, перечисленными в гл. 240.4(A) — (G), для проводников требуется защита от перегрузки по току.

«Проводники, кроме гибких шнуров, гибких кабелей и крепежных проводов, должны быть защищены от перегрузки по току…» [240.4].

Кроме того, требуется защита от перегрузки по току для электрических проводников в точке подключения питания.

«Защита от перегрузки по току должна быть предусмотрена в каждом незаземленном проводнике цепи и должна быть расположена в точке, где проводники получают питание, за исключением случаев, указанных в гл. 240,21 (А) через (Н)» [240,21].

Однако есть несколько исключений, связанных с этими требованиями. Давайте рассмотрим их сейчас.

Защита первичной обмотки трансформатора

Первичная защита трансформатора — Устройства защиты от перегрузки по току (OCPD) необходимы в качестве первичной защиты трансформаторов, когда первичное напряжение превышает 1000 В [таблицы 450.3(A)], а также для трансформаторов с первичным напряжением 1000 В или менее [табл. 450.3(Б)], без исключений. Однако к пожарному насосу предъявляются особые требования к первичной и вторичной защите трансформатора, что считается модификацией ст. 450. Если трансформатор обслуживает пожарный насос (ст. 695), его первичный OCPD должен быть рассчитан на ток заторможенного ротора пожарного насоса, а вторичная защита трансформатора не допускается [695.5(B)].

Защита первичного фидера трансформатора — NEC не перечисляет каких-либо конкретных исключений для защиты первичного фидера трансформатора. OCPD требуется для первичного проводника трансформатора. Единственное исключение содержится в гл. 240,4 (А). Если защита УЗКЗ от перегрузки создаст опасность потери мощности, например, применение пожарных насосов и некоторые процессы на нефтеперерабатывающих предприятиях, защита от перегрузки не требуется. Однако защита от короткого замыкания по-прежнему требуется. В качестве справки, гл. 695.4(B)(2)(a)(1) и (2) требуется, чтобы устройство перегрузки по току для пожарного насоса(ов) было рассчитано на ток заторможенного ротора самого большого двигателя пожарного насоса и не должно открываться в течение 2 минут при шестикратный ток полной нагрузки двигателя (двигателей) пожарного насоса.

Защита вторичной обмотки трансформатора 

Вторичная защита трансформатора — Хотя OCPD требуются в качестве первичной защиты трансформаторов без исключения, существует несколько сценариев, когда защита от перегрузки по току на вторичной обмотке трансформатора не требуется, как указано в таблицах. 450,3(А) и 450,3(В).

Вторичная защита трансформатора не требуется для следующих условий:

1. Для трансформаторов с первичным напряжением более 1000 В в контролируемых местах со следующей максимальной первичной защитой [Таблица 450.3(A)]:
   a. Размер автоматического выключателя до 300 % или номинал предохранителя до 250 % номинального тока трансформатора для трансформаторов с вторичным напряжением более 1000 В.
   б. Размер автоматического выключателя или номинал предохранителя до 250 % номинального тока трансформатора для трансформаторов с вторичным напряжением 1000 В или менее.
2. Для трансформаторов с первичным напряжением 1000 В или менее и током 9 А или более, с первичной защитой не более 125 % номинального тока трансформатора, может применяться правило «следующего размера» [Таблица 450. 3(B)] . Обратите внимание, что здесь не указаны требования к трансформаторам с током менее 9А.
3. В соответствии с примечанием 5 к таблице 450.3(A): «Трансформатор, оснащенный изготовителем согласованным устройством защиты от тепловой перегрузки, может не иметь отдельной вторичной защиты».
   В соответствии с примечанием 3 к таблице 450.3(A): «Место наблюдения — это место, где условия технического обслуживания и надзора гарантируют, что только квалифицированные лица контролируют и обслуживают установку трансформатора».

Защита вторичной обмотки трансформатора — Обычно требуется защита вторичной обмотки трансформатора, за исключением нескольких условий, перечисленных в гл. 240,21(С)(1)-(6). Для этих Исключений правило следующего размера не допускается. В разделе 240.4(B) отмечается, что следующий более высокий стандартный номинал устройства сверхтока (выше силы тока защищаемых проводников) должен быть разрешен при условии соблюдения условий, перечисленных в 240.

4(B)(1)–(3).

а. Защита первичной стороны допускается в качестве защиты вторичного фидера, если выполняется следующее требование [240.21(C)(1)]. Согласно 240.21(C)(1), для однофазного трансформатора, имеющего 2-проводную (одинарное напряжение) вторичную обмотку, или 3-фазного трансформатора, соединенного треугольником-треугольником, имеющего 3-проводную (одинарного напряжения) вторичную обмотку, вторичная фидер должен быть защищен OCPD на первичной стороне трансформатора, «при условии, что эта защита соответствует гл. 450.3 и не превышает значения, определяемого путем умножения токовой нагрузки вторичного проводника на отношение напряжения вторичного и первичного трансформатора». Примечание в гл. В 450.3 упоминается, что нет необходимости дублировать защиту от перегрузки по току на вторичной стороне трансформатора, если OCPD на первичной стороне защищает трансформатор (соответствует требованиям 450.3) и защищает фидер (соответствует требованиям 240.21). Возможная причина наличия гл.

240.21(C)(1) заключается в том, что OCPD на первичной стороне видит такой же удельный ток короткого замыкания на первичной стороне трансформатора, как и на вторичной стороне.

Для любого другого типа трансформатора вторичный проводник не требуется защищать OCPD на первичной обмотке трансформатора [240.4(F)]. Например, если OCPD применяется только к высоковольтной стороне треугольника трансформатора, заземленного по схеме «звезда-треугольник», у устройства могут возникнуть проблемы с обеспечением чувствительной защиты трансформатора от короткого замыкания. При замыкании линии на землю низкого напряжения (со стороны звезды) ток линии высокого напряжения составляет всего 58 % от тока короткого замыкания низкого напряжения на единицу [разд. 11.9.2.2.3.1 стандарта IEEE 242-2001].

б. OCPD вторичного проводника не требуется, если проводник короткий и отвечает следующим требованиям — при условии соблюдения других требований NEC, таких как минимальная допустимая нагрузка кабеля [240. 21(C)(2),(3),(5) и ( 6)].

1. Вторичный проводник длиной не более 10 футов [240.21(C)(2)];
2. Вторичный проводник промышленной установки имеет длину не более 25 футов [240.21(C)(3)];
3. Вторичный проводник от фидерного трансформатора с ответвлениями, первичная плюс вторичная, имеет длину не более 25 футов [240.21 (C)(5)];
4. Вторичный проводник имеет длину не более 25 футов [240.21(C)(6)].

г. Защита от перегрузки по току не требуется для внешних вторичных проводников, если выполняются следующие требования [240.21(C)(4)].

Внешний трансформатор обычно используется для питания одного или нескольких зданий через внешние вторичные проводники. Если они соответствуют ВСЕМ следующим требованиям, перечисленным в гл. 240.21(C)(4), OCPD не требуется на вторичной стороне трансформатора.

1. Проводники защищены от физического повреждения утвержденным способом.
2. Проводники заканчиваются одним автоматическим выключателем или одним комплектом предохранителей.
3. Устройство максимального тока для проводника является составной частью средства отключения или должно располагаться в непосредственной близости от него.
4. Средства разъединения проводников устанавливаются в легкодоступном месте в соответствии с одним из следующих требований:
   
   а. За пределами здания или сооружения.
   б. Внутри, ближайшая к входу проводников.
   с. При установке в соответствии с гл. 230.6, ближайший к входу проводников.

Возможная причина наличия гл. 240.21(C)(4) существует очень низкий уровень возникновения повреждений, возникающих на внешнем защищенном вторичном проводнике «утвержденным способом». Таким образом, фактор риска возникновения пожара или повреждения имущества может быть низким. NEC не указывает, что такое «утвержденный способ» защиты проводника. Это может потребовать интерпретации и одобрения AHJ. Использование подземного бетонного блока воздуховодов с требуемой прочностью бетона, толщиной облицовки и глубиной заглубления может быть «утвержденным способом» для этого применения.

Обсуждение Раздела 240.21(C)(4)

Несмотря на то, что NEC позволяет отказаться от защиты вторичного фидера трансформатора, если проект и конструкция соответствуют требованиям, изложенным в гл. 240.21(C)(4), стоит упомянуть несколько вопросов или соображений.

На рис. 1  (нажмите здесь, чтобы открыть PDF-версию) показан пример, в котором внешний трансформатор питает несколько зданий с несколькими вторичными фидерами. Предположим, что для этой конкретной конструкции система соответствует требованиям таблицы 430.3(A) и разд. 240,21(С)(4). Таким образом, не требуется OCPD на вторичной обмотке трансформатора.

Проблема № 1 — Отсутствие OCPD на вторичной обмотке трансформатора может затруднить координацию защиты от перегрузки по току для системы распределения электроэнергии. В этом примере любая одиночная неисправность на вторичном фидере может вызвать срабатывание первичного предохранителя. Это приведет к отключению электроэнергии во всех зданиях, питаемых этим трансформатором.

Проблема № 2 — В то время как другие подразделы 240.21(C) включают требования к вторичным проводникам, в подразделе (4) не указан минимальный размер кабеля для внешних вторичных проводников. [Даже первичная защита не считается защитой вторичного фидера согласно гл. 240.4(F) — хотя он в любом случае может защитить фидер, особенно в диапазоне высоких токов короткого замыкания (короткого замыкания) из-за отсутствия вторичной защиты.] Однако, если вторичный фидер имеет относительно небольшой размер, например, 1/0 AWG кабель для здания № 1 в примере допустимый ток короткого замыкания, рассчитанный кабелем Ассоциацией инженеров по изолированным кабелям (ICEA), может быть меньше доступного тока короткого замыкания в кабеле. При просмотре кривых времятоковой характеристики (TCC) на логарифмическом графике кривая повреждения кабеля должна быть справа от кривой отключения OCPD, чтобы он мог быть защищен OCPD. Как показано на Рис. 2 , кривая повреждения кабеля для кабеля 1/0 AWG находится слева от кривой срабатывания первичного предохранителя. Это означает, что кабель не защищен предохранителем, и его изоляция может быть повреждена до того, как предохранитель устранит неисправность.

Проблема № 3 — Отсутствие защиты от перегрузки по току на вторичной обмотке трансформатора может задержать процесс устранения дугового замыкания, так как первичная УЗКЗ может быть недостаточно чувствительна, чтобы обнаружить ее сразу. Это означает, что электрик, работающий на вторичной стороне трансформатора, должен будет использовать более высокий уровень средств индивидуальной защиты (СИЗ). Результаты расчета вспышки дуги указаны в Рис. 1 на каждой шине. СИЗ уровня 0 требуются на первичной стороне трансформатора. Однако категория СИЗ является «опасной» на вторичной стороне трансформатора. Приложение B к стандарту IEEE 1584 гласит, что «две секунды — разумное максимальное время для расчетов (вспышки дуги)». В данном примере для первичного предохранителя наблюдается время срабатывания более двух секунд.

Концерн № 4 — Возможно, мы сможем сэкономить часть затрат, отказавшись от OCPD на вторичной обмотке трансформатора. Однако в связи с тем, что правило следующего увеличения размера нельзя использовать с применением п. 240.21(C)(4), это может потребовать увеличения размера вторичного проводника. Анализ затрат необходим, чтобы сравнить экономию от отказа от OCPD с дополнительными затратами от более крупного фидера.

Проблема № 5 — В разделе 240.21(C)(4) не указано максимальное количество внешних вторичных проводников, которые могут быть подключены к вторичной обмотке трансформатора, когда защита вторичного проводника от перегрузки по току не требуется. Хотя примечание № 2 к таблицам 450.3(A) и 450.3(B) требует не более шести OCPD (т. е. автоматических выключателей или предохранителей), сгруппированных в одном месте в качестве защиты вторичной обмотки трансформатора, гл. 240.21(C)(4) не содержит конкретных требований к количеству вторичных проводников для подключения к вторичной обмотке трансформатора без защиты. Оно может быть неограниченным.

Несмотря на то, что NEC разрешает в некоторых исключениях не использовать защиту от перегрузки по току для трансформатора и для фидеров трансформатора, мы, как инженеры, должны делать технические выводы с учетом затрат (экономия от устранения выключателей по сравнению с дополнительными затратами на увеличение размеров фидеров). ), безопасность (дуговая защита) и защита имущества (защита от перегрузки по току).

Ян работает младшим инженером-электриком в группе по авиации и оборудованию компании Burns & McDonnell в Бреа, Калифорния. С ним можно связаться по адресу [email protected].

Простые схемы защиты от перегрузки | ElecCircuit.com

Схема защиты трансформатора от перегрузки

Защита от перегрузки по току FET

Схема защиты от перегрузки для регулятора IC

Похожие сообщения

Схема защиты трансформатора от перегрузки

Это простая схема Защита от перегрузки трансформатора Когда нагрузка использует слишком много токов , пока трансформатор почти не поврежден. Внезапно реле отключит нагрузку. Трансформатор безопасен.

Как работает схема

Для начала, мощность постоянного напряжения от вторичной обмотки трансформатора будет заряжаться на C1 через D1.

Во-вторых, включите S1 в цепь. Ток может течь к нагрузке с контактом NC RY1 и обоими R1, VR1 параллельно.

Рисунок 1 Защита от перегрузки для трансформатора

VR1 управляет током нагрузки и устанавливает ограничение тока SCR1.

Когда происходит перегрузка, SCR1 срабатывает или работает. Реле работает и контакты реле находятся в положении NO.

Итак, светодиод LED1 горит. R2 уменьшает ток LED1.

Нагрузка отключена от трансформатора . Итак, теперь у нас есть ток, протекающий только через катушку реле, SCR1, R1 и LED1.

После срабатывания реле. Если мы хотим, чтобы схема защиты снова заработала, . Просто переключите S1 в выключенное положение и отключите его.

Затем переподключите цепь защиты, она снова готова к работе. Не забывайте, VR1 для регулировки тока нагрузки равен только трансформаторам тока.

Для D1 вместо него можно использовать светодиод. Все части цепи питания используются для максимального напряжения 10 вольт (без нагрузки). Нет фильтров для сглаживания тока. Только с трансформатором 1А.

Рекомендуется: как работает тиристор SCR?

Как построить этот проект
Вы можете легко собрать эту схему, так как она состоит из нескольких компонентов. Мы рекомендуем размещать их на универсальной печатной плате. Цепь управления SW1 включена-выключена.

Детали, которые вам понадобятся
Полупроводники
Q1—C106D, 400 В, 4 А, SCR, количество: 1. Резисторы (все 0,25 Вт, 5% металл/углеродная пленка)
R1 — 1 Ом, 5 Вт, количество: 1.
R2 — 330 Ом, количество: 1.
VR1 — 100 Ом, потенциометр, количество: 1.
Конденсатор
C1 — 33 мкФ, 16 В, электролитический, количество: 1.
RY1 — реле с SPDT, 10 А мин. переключатель
Напряжение катушки 12В. Сопротивление катушки 150-600 Ом, Количество: 1.
Тумблер S1—DPDT
Перфорированная плата

Узнать больше: Great electronic Supplies хранит списки для вас

Защита от перегрузки по току на полевых транзисторах

источник питания. Он использует полевой транзистор для управления нагрузкой. Если вы беспокоитесь, что блок питания будет поврежден. Когда нагрузка потребляет слишком большой ток или на выходе происходит короткое замыкание. Это может помочь вам.

Как это работает
Как показано на схеме ниже. Обычно нагрузка работает. Небольшой ток протекает через S1 и R1 к затвору Q1-MOSFET. Он включен. Через Q1, D1, R3 и нагрузку протекает гораздо больший ток.

Затем, если выход перегружен. Более высокое напряжение возникает на резисторе R3. Затем небольшой ток течет через R1 и VR1 к базе Q1. Это позволяет гораздо большему току течь между эмиттером и коллектором.

Итак, напряжение между затвором Q2 и землей равно нулю. Затем он выключается, нет тока для нагрузки, это безопасный режим.

Вы сбросите цепь, нажав нормально замкнутую кнопку-переключатель-S1.

D1 поглощает всплески тока, защищая полевой МОП-транзистор и направляя ток в цепи нагрузки.

С1-конденсатор сглаживает любые помехи к базе Q1.

Вы можете отрегулировать потенциометр триммера VR1, чтобы установить чувствительность цепи.

Примечание:
Q1 — можно использовать несколько номеров, BC548, 2SC1815 или 2N3904. Но у него другие ноги.

Детали, которые вам понадобятся
Q1_BC548-45V 0,1A NPN Транзистор __ Квативность: 1
Q2_BUZ11-MOSFET, Количество: 1
D1__1N5402-3A 100 В, Количество: 1
C10.01UF 63VERCRERAMIC CAPACINT Допуск резисторов: 5%
R1_1K, Количество: 1
R2_220K, Количество: 1
R3_10 Ом, Количество: 1
S1_Нормально замкнутый кнопочный переключатель, Количество: 1

Схема защиты от перегрузки для регулятора IC

Это схема защиты от перегрузки для ИС стабилизатора напряжения. Часто используем регулятор 7812, блок питания 12В. Если его нагрузка короткозамкнута или используется слишком большой ток. Будет слишком жарко и может повредиться. Эта схема может нам помочь, сэкономить время, не менять лишний раз новую.

Как это работает

Схема защиты от перегрузки для регулятора напряжения IC

В схеме IC3-7812 как 12-вольтовый регулятор будет подавать напряжение на нагрузку через контакт C-NC реле RY1. В норме точка A будет иметь состояние «1», потому что выход IC1/1 равен «0», поэтому ток не запускает затвор SCR1. Таким образом RY1 не работает. IC1/2 и LED1 используются для отображения работы реле.

Для времени короткого замыкания нагрузки. В точке A будет состояние «0», потому что на выходе «1», поэтому есть ток для срабатывания затвора SCR1. Таким образом, RY1 будет работать, потому что его контакт C-NC размыкается, отключая нагрузку.

Когда загорится светодиод 1, вы увидите, не слишком ли велик ток нагрузки? IC2-7815 используется для подачи тока для этой схемы защиты, которая работает независимо от выходного напряжения IC3.

После этого проверьте и полностью измените нагрузку, а также необходимо снова подключить нагрузку, нажмите переключатель сброса-S1.