Thiết bị bảo vệ: mục đích, loại, phân loại, thông số kỹ thuật, cài đặt, tính năng hoạt động, cài đặt và sửa chữa

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-02 14:05

Thiết bị bảo vệ là thiết bị được thiết kế để bảo vệ mạch điện, thiết bị điện, máy móc và các đơn vị khác khỏi bất kỳ mối đe dọa nào cản trở hoạt động bình thường của các thiết bị này, cũng như để bảo vệ chúng khỏi quá tải. Điều quan trọng cần lưu ý ở đây là chúng phải được lắp đặt chính xác và vận hành phải được thực hiện chính xác theo hướng dẫn, nếu không, chính các thiết bị bảo vệ có thể gây ra hỏng hóc thiết bị, nổ, cháy và những thứ khác.

Yêu cầu cơ bản về vật cố định

Để thiết bị hoạt động thành công, thiết bị phải đáp ứng các yêu cầu sau:

• Các thiết bị bảo vệ không được phép vượt quá nhiệt độ cho phép dưới tải bình thường của mạng điện hoặc thiết bị điện.
• Thiết bị không nên ngắt kết nối thiết bị khỏi nguồn điện trong thời gian quá tải ngắn hạn, thường bao gồm dòng khởi động, dòng tự khởi động, v.v.

Khi chọn liên kết cầu chì, bạn phải dựa trên dòng điện định mức trong phần của mạch sẽ bảo vệ thiết bị này. Quy tắc chọn thiết bị bảo vệ này có liên quan trong mọi trường hợp khi chọn bất kỳ thiết bị nào để bảo vệ. Cũng cần hiểu rằng khi quá nóng kéo dài, các phẩm chất bảo vệ bị giảm đáng kể. Điều này ảnh hưởng tiêu cực đến các thiết bị, vì tại thời điểm tải quan trọng, chẳng hạn như chúng có thể không tắt, dẫn đến tai nạn.

Thiết bị bảo vệ nhất thiết phải tắt mạng khi xảy ra quá tải kéo dài trong mạch này. Trong trường hợp này, phải quan sát sự phụ thuộc nghịch vào dòng điện đối với thời gian tiếp xúc.

Trong mọi trường hợp, thiết bị bảo vệ phải ngắt mạch cuối khi xảy ra ngắn mạch (đoản mạch). Nếu xảy ra ngắn mạch ở mạch một pha thì phải xảy ra đóng ngắt trong mạng có trung tính nối đất kiên cố. Nếu đoản mạch xảy ra ở mạch hai pha thì trong mạng có trung tính cô lập.

Thiết bị bảo vệ mạch điện có khả năng đánh thủng I_{pr. Giá trị của thông số này phải tương ứng với dòng ngắn mạch có thể xảy ra ở đầu phần được bảo vệ. Nếu giá trị này thấp hơn dòng điện ngắn mạch lớn nhất có thể xảy ra thì quá trình ngắt kết nối một phần của mạch có thể hoàn toàn không xảy ra hoặc có thể xảy ra nhưng có thời gian trễ. Vì điều này, không chỉ các thiết bị kết nối với mạng này có thể bị hỏng, mà còn chính thiết bị bảo vệ mạch điện. Vì lý do này, hệ số khả năng phá vỡ phải làlớn hơn hoặc bằng dòng điện ngắn mạch tối đa.}

Cầu chì loại dễ chảy

Ngày nay, có một số thiết bị để bảo vệ mạng điện, những thiết bị này là phổ biến nhất. Một trong những thiết bị này là cầu chì. Mục đích của loại thiết bị bảo vệ này là nó bảo vệ mạng khỏi quá tải và ngắn mạch kiểu dòng điện.

Ngày nay, có các thiết bị dùng một lần, cũng như các thiết bị chèn có thể thay thế cho nhau. Các thiết bị như vậy có thể được sử dụng trong cả nhu cầu công nghiệp và cuộc sống hàng ngày. Để làm điều này, có những thiết bị được sử dụng trong đường dây lên đến 1 kV.

Bên cạnh chúng, còn có các thiết bị cao áp được sử dụng trong các trạm biến áp có điện áp lớn hơn 1000 V. Ví dụ về thiết bị như vậy có thể là cầu chì trên các máy biến áp phụ của trạm biến áp có 6 / 0,4 kV.

Vì mục đích của các thiết bị bảo vệ này là bảo vệ chống ngắn mạch và quá tải dòng điện, chúng đã được sử dụng rộng rãi. Ngoài ra, chúng rất đơn giản và dễ sử dụng, việc thay thế chúng cũng nhanh chóng và dễ dàng, và chúng rất đáng tin cậy. Tất cả điều này đã dẫn đến thực tế là những cầu chì như vậy được sử dụng rất thường xuyên.

Để xem xét các đặc tính kỹ thuật, bạn có thể lấy thiết bị PR-2. Tùy thuộc vào dòng điện định mức, thiết bị này có sẵn sáu loại hộp mực, khác nhau về đường kính của chúng. Trong hộp mực của mỗi người trong số họ, một bộ phận chèn có thể được lắp đặt với kỳ vọng dòng điện danh định khác nhau. Đếnví dụ: hộp mực 15 A có thể được lắp với cả chèn 6 A và 10 A.

Ngoài đặc điểm này, còn có khái niệm về dòng điện thử nghiệm dưới và trên. Đối với giá trị thấp hơn của dòng điện thử nghiệm, đây là giá trị lớn nhất của dòng điện, trong thời gian dòng điện chạy trong mạch trong 1 giờ, đoạn mạch sẽ không bị ngắt kết nối. Đối với giá trị trên, đây là hệ số dòng điện tối thiểu, khi chạy trong 1 giờ trong mạch, sẽ làm nóng chảy bộ chèn trong thiết bị bảo vệ và điều khiển.

Cầu dao

Cầu dao đóng vai trò giống như cầu chì, nhưng thiết kế của chúng phức tạp hơn. Tuy nhiên, điều này được bù đắp bởi thực tế là công tắc thuận tiện hơn nhiều so với cầu chì. Ví dụ, nếu một mạch ngắn xuất hiện trong mạng do lớp cách điện bị lão hóa, thì công tắc có thể ngắt phần bị hỏng của mạch điện khỏi nguồn điện. Đồng thời, bản thân bộ máy điều khiển và bảo vệ cũng được khôi phục khá dễ dàng, sau khi hoạt động nó không cần thay thế bằng bộ mới và sau khi sửa chữa, nó có thể bảo vệ lại phần mạch điện dưới sự điều khiển của nó một cách đáng tin cậy. Rất thuận tiện để sử dụng loại công tắc này nếu cần thực hiện bất kỳ công việc sửa chữa định kỳ nào.

Đối với việc sản xuất các thiết bị này, chỉ số chính là dòng điện định mức mà thiết bị được thiết kế. Về vấn đề này, có một sự lựa chọn rất lớn, cho phép bạn chọn loại phù hợp nhất cho mỗi chuỗi.thiết bị. Nếu chúng ta nói về điện áp hoạt động, thì chúng, giống như cầu chì, được chia thành hai loại: có điện áp đến 1 kV và cao áp với điện áp hoạt động trên 1 kV. Điều quan trọng cần nói thêm ở đây là các thiết bị bảo vệ cao áp cho thiết bị điện và mạch điện được sản xuất trong chân không, với khí trơ hoặc chứa đầy dầu. Thiết kế này cho phép ở mức cao hơn có thể ngắt mạch khi có nhu cầu. Một sự khác biệt đáng kể khác giữa cầu dao và cầu chì là chúng được chế tạo để hoạt động không chỉ ở mạch một pha mà còn ở mạch ba pha.

Ví dụ, trong trường hợp ngắn mạch chạm đất của một trong các dây dẫn của động cơ điện, cầu dao sẽ ngắt cả ba pha, không một pha nào bị hỏng. Đây là một sự khác biệt đáng kể và then chốt, bởi vì nếu chỉ tắt một pha, động cơ sẽ tiếp tục hoạt động trên hai pha. Chế độ hoạt động này là trường hợp khẩn cấp và làm giảm đáng kể tuổi thọ của thiết bị, thậm chí có thể dẫn đến sự cố khẩn cấp của thiết bị. Ngoài ra, bộ ngắt mạch loại tự động được sản xuất để hoạt động với cả điện áp AC và DC.

Rơle nhiệt và dòng điện

Ngày nay, có nhiều loại rơ le khác nhau giữa các thiết bị bảo vệ mạng điện.

Rơle nhiệt là một trong những thiết bị phổ biến nhất có thể bảo vệ động cơ điện, lò sưởi, bất kỳ thiết bị điện nào khỏivấn đề chẳng hạn như quá tải hiện tại. Nguyên lý hoạt động của thiết bị này rất đơn giản, nó dựa trên thực tế là dòng điện có khả năng làm nóng vật dẫn mà nó chạy qua. Bộ phận làm việc chính của bất kỳ rơ le nhiệt nào là một tấm lưỡng kim. Khi bị nung nóng đến một nhiệt độ nhất định, tấm này bị uốn cong, làm đứt tiếp điểm điện trong mạch. Đương nhiên, quá trình đốt nóng tấm sẽ tiếp tục cho đến khi nó đạt đến điểm tới hạn.

Ngoài nhiệt, còn có các loại thiết bị bảo vệ khác, ví dụ như rơ le dòng điều khiển lượng dòng điện trong mạng. Ngoài ra còn có một rơle điện áp sẽ đáp ứng với sự thay đổi điện áp trong mạng và một rơle dòng điện vi sai. Thiết bị cuối cùng là thiết bị bảo vệ dòng rò. Điều quan trọng cần lưu ý ở đây là cầu dao, giống như cầu chì, không thể phản ứng với sự xuất hiện của rò rỉ dòng điện, vì giá trị này khá nhỏ. Nhưng đồng thời, giá trị này cũng đủ để giết một người tiếp xúc với trường hợp thiết bị bị trục trặc như vậy.

Nếu có một số lượng lớn các thiết bị điện cần kết nối rơle dòng điện vi sai, thì các máy kết hợp thường được sử dụng để giảm kích thước của tấm chắn điện. Các thiết bị kết hợp bộ ngắt mạch và rơ le dòng điện vi sai - bộ ngắt mạch bảo vệ vi sai, hoặc difautomats, đã trở thành các thiết bị như vậy. Khi sử dụng các thiết bị như vậy, không chỉ kích thước của tấm chắn điện được giảm bớt, mà quá trình lắp đặt được thuận lợi hơn rất nhiều.bộ máy bảo vệ, do đó làm cho chúng tiết kiệm hơn.

Thông số kỹ thuật của Relay nhiệt

Đặc tính chính của rơle nhiệt là thời gian đáp ứng, phụ thuộc vào dòng tải. Nói cách khác, đặc tính này được gọi là dòng thời gian. Nếu xét trường hợp chung, thì trước khi có tải, dòng điện I₀sẽ chạy qua rơle. Trong trường hợp này, sự đốt nóng của tấm lưỡng kim sẽ là q_{0. Khi kiểm tra đặc tính này, điều rất quan trọng là phải xem xét thiết bị được kích hoạt từ trạng thái nào (quá nóng hoặc quá lạnh). Ngoài ra, khi kiểm tra các thiết bị này, điều rất quan trọng cần nhớ là tấm không ổn định nhiệt khi xảy ra dòng ngắn mạch.}

Lựa chọn rơ le nhiệt như sau. Dòng điện danh định của thiết bị bảo vệ như vậy được chọn dựa trên tải danh định của động cơ điện. Dòng điện rơle được chọn phải là 1, 2-1, 3 của dòng điện định mức của động cơ (dòng tải). Nói cách khác, một thiết bị như vậy sẽ hoạt động nếu trong vòng 20 phút tải từ 20 đến 30%.

Điều rất quan trọng cần hiểu là hoạt động của rơ le nhiệt bị ảnh hưởng đáng kể bởi nhiệt độ không khí xung quanh. Do nhiệt độ môi trường tăng lên, dòng điện hoạt động của thiết bị này sẽ giảm xuống. Nếu chỉ số này khác quá nhiều so với danh định, thì cần phải thực hiện thêm điều chỉnh êm dịu của rơ le,hoặc mua một thiết bị mới nhưng có tính đến nhiệt độ môi trường thực tế tại khu vực làm việc của / u200b / u200bộ phận này.

Để giảm ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến giá trị dòng nạp, cần phải mua một rơ le có định mức tải cao hơn. Để đạt được chức năng chính xác của một thiết bị ấm, nó nên được lắp đặt trong cùng một phòng với đối tượng được kiểm soát. Tuy nhiên, cần phải nhớ rằng rơ le phản ứng với nhiệt độ, và do đó không được đặt nó gần các nguồn nhiệt tập trung. Nồi hơi, nguồn sưởi và các hệ thống và thiết bị tương tự khác được coi là những nguồn như vậy.

Chọn thiết bị

Khi chọn thiết bị bảo vệ máy thu điện và mạng điện, cần phải dựa trên dòng điện định mức mà các thiết bị này được thiết kế, cũng như dòng điện cung cấp cho mạng nơi các thiết bị đó sẽ được lắp đặt.

Khi chọn một thiết bị bảo vệ, điều rất quan trọng cần lưu ý là xảy ra các chế độ hoạt động bất thường như:

• ngắn mạch pha-pha;
• ngắn theo trường hợp;
• dòng điện tăng mạnh, có thể do đoản mạch không hoàn chỉnh hoặc thiết bị quá trình quá tải;
• biến mất hoàn toàn hoặc giảm quá nhiều điện áp.

Còn bảo vệ ngắn mạch thì phải tiến hành cho tất cả các thiết bị thu điện. Yêu cầu chính là ngắt kết nối thiết bị khỏi mạng khisự xuất hiện của ngắn mạch phải là nhỏ nhất có thể. Khi chọn thiết bị bảo vệ, cũng cần biết rằng phải cung cấp bảo vệ quá dòng đầy đủ, ngoại trừ một số trường hợp sau:

• khi quá tải máy thu điện vì lý do công nghệ đơn giản là không thể hoặc khó xảy ra;
• nếu công suất của động cơ điện nhỏ hơn 1 kW.

Ngoài ra, thiết bị bảo vệ điện có thể không có chức năng bảo vệ quá tải nếu nó được lắp đặt để giám sát động cơ điện hoạt động gián đoạn hoặc không liên tục. Một ngoại lệ là việc lắp đặt bất kỳ thiết bị điện nào trong các phòng có nguy cơ cháy cao. Trong những phòng như vậy, bảo vệ quá tải phải được lắp đặt trên tất cả các thiết bị, không có ngoại lệ.

Bảo vệ điện áp thấp phải được đặt trong một số trường hợp sau:

• dành cho động cơ điện không thể bật ở điện áp đầy đủ;
• đối với động cơ điện không được phép tự khởi động vì một số lý do công nghệ hoặc gây nguy hiểm cho người lao động;
• đối với bất kỳ động cơ điện nào khác cần được tắt để giảm tổng công suất của tất cả các bộ thu điện được kết nối trên mạng này xuống giá trị có thể chấp nhận được.

Các loại dòng điện và lựa chọn thiết bị bảo vệ

Nguy hiểm nhất là dòng điện ngắn mạch. Nguy hiểm chính là nó lớn hơn nhiều so với dòng khởi động bình thường, và giá trị của nó cũng có thể thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào đoạn mạch nơi nó xảy ra. Vì vậy, khi kiểm tra một thiết bị bảo vệ bảo vệ mạch khỏi đoản mạch, phải ngắt mạch điện khi sự cố như vậy xảy ra càng nhanh càng tốt. Đồng thời, nó sẽ không hoạt động trong mọi trường hợp khi dòng điện khởi động của bất kỳ thiết bị điện nào xuất hiện trong mạch.

Đối với dòng điện quá tải, mọi thứ đều khá rõ ràng ở đây. Dòng điện như vậy được coi là bất kỳ giá trị nào của đặc tính vượt quá dòng điện danh định của động cơ điện. Nhưng ở đây điều rất quan trọng cần hiểu là không phải bất cứ khi nào xảy ra dòng điện quá tải, thiết bị bảo vệ phải ngắt các tiếp điểm của mạch điện. Điều này cũng rất quan trọng vì cho phép quá tải ngắn hạn của cả động cơ điện và mạng điện trong một số trường hợp. Điều đáng nói thêm ở đây là tải càng ngắn thì giá trị mà nó có thể đạt được càng lớn. Dựa trên điều này, có thể thấy rõ đâu là lợi thế chính của một số thiết bị. Mức độ bảo vệ của các thiết bị có "đặc tính phụ thuộc" trong trường hợp này là tối đa, vì thời gian đáp ứng của chúng sẽ giảm khi hệ số tải tăng tại thời điểm này. Do đó, các thiết bị như vậy là lý tưởng để bảo vệ quá dòng.

Tóm lại, chúng ta có thể nói như sau. Để bảo vệ chống lạingắn mạch, phải chọn thiết bị quay tự do, thiết bị này sẽ được cấu hình để vận hành dòng điện cao hơn đáng kể so với giá trị khởi động. Đối với bảo vệ quá tải, ngược lại, thiết bị đóng cắt bảo vệ phải có quán tính, cũng như đặc tính phụ thuộc. Nó phải được chọn sao cho nó không hoạt động trong quá trình khởi động bình thường của thiết bị điện.

Nhược điểm của các loại thiết bị bảo vệ khác nhau

Cầu chì, trước đây được sử dụng rộng rãi như thiết bị bảo vệ thiết bị đóng cắt, có những nhược điểm sau:

• khả năng sử dụng khá hạn chế vì bảo vệ quá dòng vì ngắt dòng khởi động khá khó;
• động cơ sẽ tiếp tục chạy trên hai pha ngay cả khi pha thứ ba bị đứt bởi cầu chì, khiến động cơ thường xuyên bị hỏng;
• trong một số trường hợp nhất định, giới hạn nguồn cắt là không đủ;
• không có khả năng khôi phục điện nhanh chóng sau khi mất điện.

Đối với các loại máy móc không khí, chúng hoàn hảo hơn cầu chì, nhưng không phải là không có nhược điểm. Vấn đề chính của việc sử dụng các thiết bị bảo vệ điện là chúng không được chọn lọc về mặt hoạt động. Điều này đặc biệt đáng chú ý nếu xuất hiện dòng điện cắt không được kiểm soát ở máy cài đặt.

Có những máy lắp đặt trong đó bảo vệ quá tải được thực hiện bằng cách sử dụng bộ thoát nhiệt. Độ nhạy vàđộ trễ của chúng kém hơn rơ le nhiệt nhưng đồng thời chúng tác động lên cả ba pha cùng một lúc. Đối với máy tự động phổ thông để bảo vệ, ở đây nó thậm chí còn tồi tệ hơn. Điều này được chứng minh bởi thực tế là chỉ có các bản phát hành điện từ.

Khởi động từ thường được sử dụng, trong đó có chế tạo rơ le kiểu nhiệt. Thiết bị bảo vệ như vậy có thể bảo vệ mạch điện khỏi dòng điện quá tải ở hai pha. Nhưng vì rơ le nhiệt có quán tính lớn nên chúng không có khả năng bảo vệ chống đoản mạch. Lắp đặt cuộn dây giữ trong bộ khởi động có thể bảo vệ điện áp thấp.

Bảo vệ chất lượng cao chống lại cả dòng điện quá tải và ngắn mạch chỉ có thể được cung cấp bởi rơ le cảm ứng hoặc rơ le điện từ. Tuy nhiên, chúng chỉ có thể hoạt động thông qua một thiết bị ngắt kết nối, điều này làm cho mạch điện với kết nối của chúng trở nên phức tạp hơn.

Tổng hợp những điều trên, chúng ta có thể rút ra hai kết luận sau:

1. Để bảo vệ động cơ điện, có công suất không vượt quá 55 kW, khỏi dòng điện quá tải, bộ khởi động từ có cầu chì hoặc với các thiết bị không khí thường được sử dụng nhất.
2. Nếu công suất của động cơ điện lớn hơn 55 kW, thì bộ tiếp điểm điện từ với các phương tiện vận tải hàng không hoặc rơ le bảo vệ được sử dụng để bảo vệ chúng. Điều rất quan trọng cần nhớ ở đây là công tắc tơ sẽ không cho phép đứt mạch nếu xảy ra đoản mạch.

Khi chọn thiết bị phù hợp, việc tính toán các thiết bị bảo vệ là rất quan trọng. Công thức quan trọng nhất là tính toán dòng định mức của động cơ, nó sẽ cho phép bạn chọn một thiết bị bảo vệ với các chỉ số phù hợp. Công thức có dạng như sau:

I_n=R_dv÷ (√3U_{n cos cn), trong đó:}

I_{nlà dòng điện định mức của động cơ, sẽ ở A;}

R_{motorlà công suất của động cơ, được biểu thị bằng kW;}

U_{nlà điện áp định mức tính bằng V;}

cos q là hệ số công suất hoạt động;

n là hệ số hiệu quả.

Biết được những dữ liệu này, bạn có thể dễ dàng tính toán dòng điện định mức của động cơ và sau đó dễ dàng chọn thiết bị bảo vệ thích hợp.

Các loại thiệt hại đối với thiết bị bảo hộ

Sự khác biệt chính giữa thiết bị bảo vệ mạch điện và các thiết bị khác là chúng không chỉ sửa chữa lỗi mà còn ngắt mạch điện nếu các giá trị đặc tính vượt quá giới hạn nhất định. Vấn đề nguy hiểm nhất, thường là vô hiệu hóa các thiết bị bảo hộ, trở thành hiện tượng đoản mạch điếc. Trong thời gian xảy ra hiện tượng đoản mạch như vậy, các chỉ báo dòng điện đạt giá trị cao nhất.

Khi xảy ra sự cố hở mạch như vậy thường xảy ra hồ quang điện, trong thời gian ngắn có khả năng khá cao phá hủy lớp cách điện và làm nóng chảy các bộ phận kim loại của thiết bị.

Nếu dòng điện quá tải xảy ra quá nhiều có thể khiến các bộ phận dẫn điện bị quá nhiệt. Ngoài ra, còn có các lực cơ họclàm tăng đáng kể sự mài mòn của các bộ phận riêng lẻ của thiết bị, đôi khi có thể dẫn đến hỏng thiết bị.

Có những bộ ngắt mạch tốc độ cao dễ xảy ra các sự cố như cọ xát cánh tay đòn và phần tiếp xúc chuyển động vào thành của máng hồ quang, cũng như làm chập thanh cuộn khử từ vào vỏ máy. Thường xuyên có quá nhiều mài mòn trên bề mặt tiếp xúc, piston và xi lanh truyền động.

Sửa máy tốc độ cao

Việc sửa chữa bất kỳ loại thiết bị bảo vệ tốc độ cao nào phải được thực hiện theo cùng một trình tự. Công tắc tốc độ cao, hoặc BV, được thổi bằng khí nén sạch ở áp suất không quá 300 kPa (3kgf / cm2). Sau đó, thiết bị được lau bằng khăn ăn. Tiếp theo, bạn cần loại bỏ các hạng mục như máng hồ quang, thiết bị chặn, thiết bị truyền động khí nén, phần ứng tiếp điểm chuyển động, shunt cảm ứng và những thứ khác.

Việc sửa chữa trực tiếp thiết bị được thực hiện tại quầy sửa chữa đặc biệt. Máng hồ quang được tháo rời, các bức tường của nó được làm sạch trong một máy phun bi đặc biệt, sau đó chúng được lau và kiểm tra. Ở phần trên của buồng này, có thể cho phép sử dụng phoi nếu kích thước của chúng không vượt quá 50x50 mm. Độ dày thành tại các điểm vỡ phải từ 4 đến 8 mm. Cần phải đo điện trở giữa các sừng của máng hồ quang. Đối với một số mẫu, chỉ báo phải có ít nhất 5 MΩ và đối với một số mẫu, ít nhất là 10 MΩ.

Phân vùng bị hỏng phải được cắt bỏtoàn bộ chiều dài của nó. Tất cả các vị trí tương tự của các vết đốn phải được làm sạch cẩn thận. Sau đó, các bề mặt cần kết dính được bôi trơn bằng dung dịch kết dính gốc nhựa epoxy. Nếu phát hiện thấy các tấm quạt bị hỏng, chúng sẽ được thay thế. Nếu có những cái bị cong thì phải san phẳng và đưa đi bảo dưỡng. Ngoài ra còn có một máng hồ quang, cần được làm sạch cặn bẩn và tan chảy, nếu có.