Dobór zabezpieczeń
Zabezpieczenia urządzeń oraz przewodów lub kabli stosuje się w celu ich ochrony przed prądami przeciążeniowymi lub zwarciowymi. Niektóre urządzenia, jak np. silniki w niektórych przypadkach, wymagają zabezpieczeń zanikowych, których zadaniem jest ochrona tych urządzeń przed niekontrolowanym powrotem napięcia zasilającego po jego wcześniejszym zaniku.
Przeciążeniem nazywamy stan, w którym urządzenie, sieć lub instalacja elektryczna pobiera ze źródła zasilającego prąd o wartości wyższej jak prąd znamionowy, na który została zaprojektowana.
Przeciążenie może wystąpić długo- lub krótkotrwale. Przepływ prądu powstający w wyniku bezoporowego połączenia dwóch lub większej ilości przewodów o rożnych potencjałach nazywa się zwarciem. Zasady zabezpieczania przetężeniowego
Zabezpieczenia przetężeniowe należy instalować przed urządzeniami, a w przypadku przewodów, na początku. Kategorycznie zabrania się instalowania zabezpieczeń w przewodach instalacji piorunochronnej oraz w przewodach uziemiających. Urządzenia zabezpieczające muszą mieć zdolność przerywania prądu zwarciowego lk, mogącego wystąpić tuż za miejscem zainstalowania zabezpieczenia.
Urządzenia zabezpieczające przewody powinny być zainstalowane na początku każdej linii oraz każdego odcinka linii, w którym obciążenie przewodu jest mniejsze od obciążenia poprzedniego odcinka linii.
Nie stosuje się zabezpieczeń przed prądem przetężeniowym w przypadkach gdy: Przewody są chronione przez inne urządzenia zabezpieczające zainstalowane od strony zasilania; W przewodach nie może wystąpić prąd przeciążeniowy, a zastosowane zabezpieczenie stanowi skuteczną ochronę od zwarć. Spełnione są jednocześnie następujące warunki: ........... i a) długość nie zabezpieczonego przewodu nie przekracza 3 m, b) do minimum ograniczona jest możliwość powstania przeciążeń i zwarć, c) przewody nie są ułożone w pobliżu materiałów wybuchowych lub łatwozapalnych.
Odległość od punktu odgałęzienia do zabezpieczenia nie powinna przekraczać 1 m. W przypadku umieszczenia przewodów w miejscu trudno dostępnym odległość ta może zostać zwiększona do 6 m dla przewodów zasilających urządzenia oświetleniowe lub mieszane, a w przypadku urządzeń siłowych do 30 m. Urządzenie zabezpieczające powinno być tak dobrane, by nie reagowało na krótkotrwały prąd rozruchowy. Stosowanie zabezpieczeń przeciążeniowych nie jest wymagane, gdy maksymalny prąd nie może przekroczyć dopuszczalnej obciążalności przewodów lub urządzeń (np.: transformatory spawalnicze, transformatory dzwonkowe o mocy rzędu kilku [W] itp. urządzenia). Zabezpieczenia przewodów
Należy wyróżnić trzy rodzaje zabezpieczeń: a) zabezpieczenie przeciążeniowe - zabezpiecza tylko przed skutkami prądu przeciążeniowego, które może być realizowane przez: - wyłączniki wyposażone w wyzwalacze termobimetalowe; - bezpieczniki topikowe ogólnego przeznaczenia z pełnozakresową charakterystyką wyłączenia; b) zabezpieczenia zwarciowe, które chronią przewód tylko od prądów zwarciowych i są realizowane przez: - wyłączniki wyposażone w wyzwalacze zwarciowe elektromagnetyczne; - bezpieczniki topikowe ogólnego przeznaczenia z pełnozakresową charakterystyką wyłączenia; - bezpieczniki z niepełnozakresową charakterystyką wyłączenia. c) zabezpieczenia przeciążeniowo-zwarciowe, chroniące jednocześnie przed przeciążeniami oraz zwarciami. Rolę tych zabezpieczeń mogą pełnić: - wyłączniki wyposażone w wyzwalacze przeciążeniowe i wyzwalacze zwarciowe; - wyłączniki współpracujące z bezpiecznikami topikowymi; - wyłączniki wyposażone w wyzwalacze przeciążeniowe i dobezpieczeniowe wkładki topikowe; - bezpieczniki topikowe ogólnego stosowania z pełnozakresową charakterystyką wyłączenia.
Najbardziej rozpowszechnionymi urządzeniami zabezpieczającymi są bezpieczniki topikowe. Stanowią one doskonałe zabezpieczenie zwarciowe. Natomiast ich walory eksploatacyjne przy przeciążeniach są znacznie słabsze. Poszczególne rodzaje bezpieczników topikowych określane są przez podanie klasy oraz kategorii użytkowania. Klasa bezpiecznika oznacza typ charakterystyki czasowo-prądowej wkładki bezpiecznikowej i jest podawana jako dwu- lub trzyliterowy symbol (trzyliterowy symbol dotyczy wkładek bezpiecznikowych produkowanych w kraju np. Wtz lub Wts, które nie zostały objęte normalizacją międzynarodową; normalizacja międzynarodowa przewiduje oznaczenie dwuliterowe).
Pierwsza litera symbolu oznacza zdolność wyłączania: g - wkładka ogólnego przeznaczenia pełnozakresową przeznaczona do wyłączania każdego prądu, który jest w stanie przetopić topik; a - wkładka niepełnozakresowa, która poprawnie wyłącza prądy zwarciowe zawarte pomiędzy najmniejszym prądem wyłączalnym lc mjn < 4 ln a znamionowym prądem wyłączalnym lcn.
Wkładka ta nie gwarantuje wyłączenia małych prądów przeciążeniowych przez co zabezpieczany obwód wymaga dodatkowego zabezpieczenia przeciążeniowego. Druga litera symbolu oznacza kategorię użytkowania: G - wkładka ogólnego przeznaczenia, do zabezpieczania przewodów o charakterystyce t = f(l) zbliżonej do charakterystyki t = f (l), wkładki topikowej zwłocznej; F - wkładka o charakterystyce szybkiej (wycofane z normalizacji międzynarodowej); W - wkładka do zabezpieczania silników i urządzeń rozdzielczych; Tr - wkładka do zabezpieczania transformatorów po stronie dolnego napięcia (na wkładce tej nie podaje się prądu znamionowego a tylko moc znamionową transformatora) o charakterystyce zbliżonej do bezpiecznika, lecz o znacznie mniejszym rozrzucie parametrów (charakterystyka pasmowa t = f (l), znacznie węższa jak charakterystyka t = (H) bezpiecznika typu (G) - w Polsce nie produkowana; R - wkładka do zabezpieczania urządzeń półprzewodnikowych; B - wkładka topikowa przeznaczona do zabezpieczania urządzeń w podziemiach kopalń.
Barwy cechowania bezpieczników różnych klas Kod bezpiecznika | Barwa cechowania | gG(gL); gF | Czarna | aM | Zielona | aR; gR | Niebieska | gTr | Brązowa | ge | Czerwona |
Wkładki topikowe oprócz klasy bezpiecznika posiadają następujące parametry: - napięcie znamionowe bezpiecznika Un - prąd znamionowy ciągły ln - prąd znamionowy wyłączalny wkładki topikowej lcn - znamionowy prąd załączalny lcm - prąd ograniczony I0 określający obciążenia elektrodynamiczne - całkę Joule'a określającą obciążenie cieplne. Wkładka topikowa stanowi aparat jednorazowego użytku. Zadziałanie jej podczas zwarć lub przeciążeń powoduje konieczność wymiany na nową. Do zalet bezpiecznika topikowego należy jego ograniczające działanie podczas przepływu dużych prądów zwarciowych.
Znacznie bardziej uniwersalnymi aparatami zabezpieczającymi są wyłączniki: - do zabezpieczania pojedynczych odbiorników małej mocy; - do zabezpieczania obwodów rozdzielczych, wyposażone w nastawialne lub nie nastawialne wyzwalacze zwarciowe i przeciążeniowe, a niekiedy w wyzwalacze różnicowoprądowe.
Wyłączniki dzieli się na dwie kategorie: A - wyposażone tylko w wyzwalacze bezzwłoczne (nie są one przystosowane do współpracy z zabezpieczeniami zwarciowymi zainstalowanymi bliżej odbiorników); B - wyposażone w wyzwalacze zwłoczne dzięki czemu możliwa jest ich współpraca z zabezpieczeniami zwarciowymi zainstalowanymi bliżej odbiornika.
Wyłączniki są produkowane jako ograniczające i nieograniczające. Wyłącznik ograniczający ogranicza prąd zwarciowy do wartości mniejszych jak spodziewany prąd udarowy ip i reaguje w bardzo krótkim czasie poniżej 10 ms Natomiast wyłącznik nieograniczający przepuszcza cały prąd zwarciowy ip oraz reaguje dopiero przy pierwszym naturalnym przejściu prądu zwarciowego przez zero. Zabezpieczenia przetężeniowe chroniące przed skutkami przeciążeń i zwarć wykonane z zastosowaniem: - jednego aparatu (wyłącznika nadprądowego lub bezpiecznika topikowego), który zabezpiecza przed skutkami przeciążeń i zwarć) - dwóch różnych aparatów, z których jeden zabezpiecza przed skutkami przeciążeń, i od zwarć. W takim przypadku są one instalowane w zestawach, np. bezpiecznik top lub wyłącznik nadprądowy, stycznik z przekaźnikiem termobimetalicznym. W instalacjach elektrycznych stosuje się wyłączniki nadprądowe o charakterystykach i prądzie znamionowym nie większym niż 63 A, a niektóre firmy oferują aparaty o prądzie do 1 Planowane jest wprowadzenie wyłączników o charakterystyce A przeznaczonych do zabezpieczania urządzeń elektronicznych. Wyłączniki w zależności od typu charakterystyki mają różne przeznaczenie: B - zabezpieczanie przewodów i odbiorników w obwodach oświetleniowych, gniazd wtyczkowych i sterowania; C - zabezpieczanie przed skutkami zwarć i przeciążeń w instalacji, w której zastosowano urządzenia o prądzie rozruchowym do 5 • ln; D - zabezpieczanie przed skutkami zwarć i przeciążeń w instalacji, w której zastosowano urządzenia o prądzie rozruchowym do 10 • ln.
Zabezpieczenia przeciwprzepięciowe
W instalacjach narażonych na wnikanie prądu piorunowego z zasilającej sieci napowietrznej lub piorunochronu, pierwszy stopień ochrony, wymaga odgromników, czyli ograniczników przepięć klasy I. Są to ograniczniki iskiernikowe o nieciągłej charakterystyce napięciowo-prądowej, ucinające przepięcie, zdolne odprowadzić prądy piorunowe. Instaluje się je w złączu lub głównej rozdzielnicy, lub w miejscu podpięcia do linni napowietrznej na przewodach linni.
|