Alegerea aparatelor de protectie si comutatie

Precizari generale

In proiectarea retelelor electrice de joasa tensiune este indicat ca, dupa stabilirea schemei generale de alimentare, sa se treaca la alegerea aparatelor de protectie si comutatie. Aceasta cerinta este logica deoarece:

- protectia la suprasarcina, ca protectie a receptoarelor, poate fi dimensionata direct in functie de caracteristicile tehnice ale acestora;

- protectia la scurtcircuit, desi reprezinta o protectie a retelelor, este recomandabil sa fie dimensionata inainte de alegerea sectiunii conductoarelor, pentru a nu se ajunge la situatia in care ansamblul relatiilor de calcul pentru curentii nominali ai fuzibilelor sau pentru curentii de reglaj ai releelor electromagnetice sa defineasca o multime vida. In acest fel, se elimina unele reveniri in mersul de proiectare.

Alegerea aparatelor de protectie si comutatie trebuie sa fie precedata de prevederea acestora pe schema generala de distributie, conform conditiilor expuse in subcapitolul 4.8. Pentru a rezolva cu prilejul alegerii aparatelor si problema selectivitatii protectiei, se incep 333j94d e cu retelele de distributie si se continua cu cele de alimentare, pana la coloana generala din postul de transformare.

In general, la alegerea aparatelor, ca si a materialelor, nu pot fi luate in considerare toate conditiile si solicitarile pe care trebuie sa le satisfaca, deoarece unele nu pot fi determinate decat dupa depasirea unei prime etape - de alegere pentru regimul de functionare normal. De aceea, unele conditii, ca de exemplu pentru aparate - stabilirea termica si dinamica la curenti de scurtcircuit, se grupeaza pentru a doua etapa, de verificare.

Alegerea aparatelor pentru regimul de functionare normal se face pe baza urmatoarelor considerente:

- rolul functional la locul de montare si modul de actionare (daca este cazul);

- categoriile in care se incadreaza incaperea, spatiul, locul sau zona respectiva din punct de vedere al caracteristicilor mediului, al pericolului de electrocutare si al pericolului de incendiu (v. subcap. 4.5);

- aparatele sa fie omologate, iar pentru cele din import se va face asimilarea caracteristicilor acestora cu cele ale produselor indigene omologate [32];

- caracteristicile electrice nominale sa aiba valori identice sau acoperitoare cu marimile electrice corespunzatoare, pe care trebuie sa le satisfaca in regim de functionare normal.

In cele ce urmeaza, nu se va mai reveni asupra primelor trei aspecte enumerate mai sus, acestea fiind presupuse ca luate in considerare, la fel ca unele caracteristici nominale mai generale, printre care se enumera, tensiunea, frecventa si numarul de faze.

Alegerea protectiei receptoarelor si circuitelor

Variantele de echipare a circuitelor cu dispozitive de protectie si comutatie, conform cu conditiile de prevedere a protectiei (v. subcap. 4.10), sunt prezentate in figura 4.39. Se constata ca exista un numar de trei situatii posibile:

- pentru un receptor m1 cu regim posibil de functionare la suprasarcina (fig. 4.39, a) circuitul cuprinde sigurantele fuzibile e1 pentru protectia la scurtcircuit, releul termic e2 pentru protectia la suprasarcina si contactorul c1 care asigura comutatia, precum si intreruperea regimului de suprasarcina cand primeste comanda de la e2.

Fig. 4.39. Variantele de echipare a circuitelor cu dispozitive de protectie si comutatie:

a - cu sigurante fuzibile si contactor cu relee termice; b - cu sigurante fuzibile;

c - intreruptor automat.

Cand comutatia circuitului se realizeaza mai rar si receptorul m1 functioneaza corelat cu alte receptoare (de ex. in cadrul aceluiasi utilaj), contactorul c1 poate fi inlocuit printr-un intreruptor manual, urmand ca releul termic e2 sa aibe legat contactul de protectie in circuitul de comanda al contactorului comun;

- pentru un receptor h1 la care regimul de suprasarcina nu este posibil (fig. 4.39, b), circuitul cuprinde numai sigurantele e1 si intreruptorul manual a1, cu rol de comutatie. La receptoare de iluminat sau prize, sigurantele e1 pot fi inlocuite prin intreruptoare automate mici;

- pentru un receptor protejat printr-un intreruptor automat a2 (fig. 4.39, c), circuitul mai cuprinde in afara declansatoarelor sau releelor electromagnetice e1 si termice e2, care de obicei intra in compunerea intreruptorului automat si intreruptorul manual a1 cu rol de separator.

In timp ce sigurantele fuzibile, intreruptoarele automate si separatoarele se dispun in cadrul tabloului de distributie de la care se ramifica circuitul respectiv, contactoarele si intreruptoarele manuale cu rol de comutatie se pot dispune dupa caz, fie la tablou, fie in vacinatatea receptorului. Sigurantele fuzibile e1 din figura 4.39, a s b pot asigura o separare vizibila si sigura a circuitului prin extragerea patronului fuzibil.

Pe anumite circuite se pot monta si aparate speciale de pornire (de ex. comutatoare stea-triunghi), a caror alegere se va face similar cu a dispozitivelor de comutatie considerate.

In continuare, alegerea aparatelor se organizeaza nu dupa configuratia circuitului, ci dupa felurile protectiilor asigurate. Principalele marimi caracteristice ale aparatelor, care intervin in alegerea lor, sunt indicate alaturat simbolurilor acestora in figura 4.39.

1) Dimensionarea protectiei la suprasarcina

Releul termic pentru protectia receptorului impotriva curentilor de suprasarcina se alege in functie de serviciu I_s, care trebuie sa indeplineasca conditia.

Reglajul releului termic ales, caracterizat prin curentul de reglaj I_rt, trebuie sa tina cont pe de o parte de domeniul curentilor de suprasarcina admisi de receptor, iar pe de alta parte de domeniul reglajului posibil al releului termic, din punct de vedere constructiv.

Conform primei conditii, curentul de reglaj trebuie sa apartina intervalului

In cazul receptoarelor dimensionate pentru un regim de lucru intermitent, in locul curentului nominal I_n, din relatiile (4.12) si (4.13) se va considera curentul cerut I_c (v. subcap. 4.6).

Cea de-a doua conditie, a posibilitatii concrete de reglaj, este determinata de tipul constructiv al aparatului. Astfel pentru relee termice tip TSA domeniul reglajului posibil este, in general

Pentru declansatoarele termice ale intreruptoarelor USOL si cele tip Ksi ale intreruptoarelor OROMAX, domeniul de reglaj este

P_n, U_n, cos j_n si h_n; in continuare, se determina curentul de pornire I_p, iar curentul nominal se rabate dupa dreapta DA_n = 100%. In cadranul stanga-jos se obtine curentul nominal al fuzibilului I_nf, prin intersectia scarii date de gama valorilor normalizate, cu dreptele corespunzatoare celor doua valori caractersitice I_n si I_p/c, conform relatiilor (4.17) si (4.18); se alege I_nf corespunzator treptei celei mai mari intersectate.

Nomograma mai permite obtinerea curentului cerut I_c, pentru un singur receptor sau un grup de receptoare identice.

Curentul de serviciu I_s al releului sau declansatorului electromagnetic este identic cu cel al dispozitivului de protectie termic, deoarece acestea se fabrica de obicei asociate, sub forma blocurilor de relee sau a declansatoarelor. Pentru a corespunde conditiilor de functionare, curentul de serviciu al releului (declansatorului) electromagnetic trebuie sa se incadreze in domneiul definit de relatia:

k_pe - coeficient de siguranta la pornire, cu valori in intervalul (1,2 1,4) pentru relee si respectiv (1,4 1,6) pentru declansatoare;

k_re - coeficientul domeniului de reglaj, avand valori diferite in functie de tipul releului sau declansatorului.

Pentru principalele tipuri de intreruptoare cu relee sau declansatoare electromagnetice, coeficientul domeniului de reglaj are urmatoarele valori:

- k_re = 3 6 in cazul releelor electromagnetice ale intreruptoarelor CAR si AMT;

- k_re = 3 10 pentru intreruptoare DITA;

- k_re = 10 pentru declansatoarele montate in USOL 100 si USOL 250, respectiv k_re=510 pentru declansatoarele montate in USOL 500 si USOL 800 (v. tab. 4.12);

- k_re = 6,7 sau 8 pentru declansatoarele tip H si k_re = 4 8 pentru declansatoarele Ksi ale intreruptoarelor tip OROMAX (v. tab. 4.14);

- k_re = 2 4 pentru releele electromagnetice ale intreruptoarelor de curent continuu.

Deoarece dispozitivele de protectie termice se vor regla pentru protectia la suprasarcina, a doua conditie care trebuie impusa la alegerea curentului de serviciu I_s este

I_nc respectiv I_na al contactelor principale

Separatoarele se aleg pe baza tensiunii si curentului lor nominal, care trebuie sa aiba valori cel putin egale cu ale circuitelor deservite. Pentru separatoarele avand curenti nominali mai mari de 1000 A (la care furnizorul indica valorile maxime admise ale curentilor de stabilitate termica si dinamica) este necesar sa se faca verificarea lor la scurtcircuit.

Intreruptoarele neautomate (cu parghie, cu maneta sau pachet) se aleg de asemenea pe baza tensiunii si curentului lor nominal, dar tinand seama si de curentii de conectare si deconectare in regim normal de functionare (manevra acestor aparate nu este admisa in timpul unui scurtcircuit).In mod obisnuit valoarea curentilor de inchidere si deschidere a acestor aparate este mai mica decat valoarea curentilor nominali.

Se recomanda ca aparatele de comutatie sa fie astfel montate (v. fig. 4.39), incat contactele lor mobile sa nu fie sub tensiune atunci cand aparatele sunt deschise si sa nu poata inchide sau deschide sub efectul vibratiilor, la lovirea aparatelor sau datorita greutatii proprii a partilor mobile [32]. Aceste contacte trebuie sa intrerupa simultan toate conductele de faza ale circuitului (trifazat, bifazat sau monofazat) pe care il deservesc. Intreruperea conductei de nul de lucru se admite numai la instalatiile in care aceasta nu este utilizata si pentru protectie.

Pentru curentii mici, sub 63 A, se pot alege fie intreruptoare cu parghie, fie de tip pachet, in functie de caracteristicile lor corelate cu considerentele de gabarit si de protectie a omului. Astfel intreruptoarele pachet au gabarit redus (recomandate la tablouri mici, de ex. cele capsulate) si curent de rupere mare. Intreruptoarele cu parghie au pozitii clare de conectare-deconectare, fiind indicate in special din punct de vedere al protectiei impotriva atingerilor accidentale directe.

Aparatele de conectare folosite pentru circuitele electrice ale lampilor fluorescente se recomanda [32] sa aiba un curent nominal de minimum 10 A.

Alegerea protectiei coloanelor

Principalele variante de echipare a coloanelor cu dispozitive de protectie si comutatie, prezentate in figura 4.41, sunt:

- coloana protejata la plecare prin sigurantele fuzibile e1 si prevazuta la intrarea in tabloul de distributie TD alimentat cu un separator a1 (fig. 4.41, a);

- coloana protejata prin intreruptorul automat a2 care realizeaza o dubla protectie la scurtcircuit si la suprasarcina, fiind prevazuta cu separatoarele a1 si a3, la plecare, respectiv la intrarea in tabloul de distributie alimentat (fig. 4.41, b).

Ca dispozitive cu rol de separator pot servi si intreruptoarele neautomate (cu parghie, cu maneta) sau comutatoarele (pachet). Prevederea lor este necesara, in general, pentru a se asigura controlul vizual direct al separatiei si in special, la intrarea in tablourile de distributie, conform [32].

Coloane avand configuratiile din figura 4.41 fac legatura intre tabloul general si tablourile principale, intre tabloul principal si cele secundare sau intre coloane magistrale si tablouri secundare. Echipari asemanatoare cu cele din figura 4.41, a si b se recomanda pentru circuitele de utilaj, cu deosebirea ca, intreruptoarele de la intrarile tablourilor de utilaj (a1 respectiv a3) pot lipsi, datorita faptului ca tablourile de utilaj sunt prevazute, in general, cu intreruptoare generale la intrare.

Fig. 4.41. Variantele principale de echipare ale coloanelor:

a - cu sigurante fuzibile; b - cu intreruptor automat.

Alte variante mai particulare pentru schemele de distributie ale coloanelor sunt prezentate in figurile 4.30 si 4.31 (v. par. 4.8.1) la care, in conformitate cu conditiile de prevedere a protectiei, se monteaza aparate de protectie impotriva curentilor de scurtcircuit la intrarea in tablourile alimentate (la capatul coloanei, considerand sensul de distributie a energiei electrice).

Alegerea aparatelor de comutatie care intra in compunerea echipamentului electric al coloanelor se face in baza precizarilor generale de la paragraful 4.10.1 si a indicatiilor date in cadrul paragrafului 4.10.2. Particularitati apar numai la dimensionarea protectiilor.

a) Protectia la scurtcircuit constituie protectia principala a coloanelor.

Daca protectia este realizata prin sigurante fuzibile (fig. 4.41, a), curentul nominal al acestora se determina cu relatiile

a). Se mentine valabilitatea recomandarii de mai sus, ca reglajul sa se faca apropiat de limita inferioara admisa de relatia (4.30).

Definitivarea protectiei coloanelor se poate face numai dupa analiza selectivitatii acesteia in raport cu dispozitivele de protectie cele mai mari, de pe plecarile tablourilor de distributie alimentate. e aceea, este indicat ca in alegerea protectiei coloanelor, sa se urmeze succesiunea: circuite de utilaj, coloane secundare, coloane principale, magistrale.