Файл: Proekt_1.pdf

•в системах электропитания приборов и средств автоматизации объектов, отнесенных к 1-й и 2-й категориям электроснабжения, устройство автоматического ввода резерва (АВР), как правило, не требуется, если имеется АВР в системе электроснабжения, в частности на источнике питания. Предусматривать устройство АВР непосредственно в системах электропитания следует в случаях, когда электрические проводки этих систем проложены в неблагоприятных условиях или имеются другие факторы, способствующие возникновению повреждений в них. Действие АВР электропитания не должно приводить нарушению работы систем;

•допускается в системах электропитания, установленных на объектах, отнесенных к 3-й категории электроснабжения, предусматривать резервные вводы (с АВР или с ручным включением) во всех случаях, когда, исходя из анализа конкретной схемы электроснабжения объекта, имеется возможность повысить надежность электроснабжения систем электропитания.

5.4. АППАРАТУРА УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ СХЕМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Аппаратура управления и защиты, устанавливаемая в системе электропитания приборов и средств автоматизации, должна обеспечивать:

•включение и отключение электроприемников и участков сетей в нормальном режиме работы, надежное отсоединение электроприемников и линии для ревизий и ремонтных работ;

•защиту от всех видов коротких замыканий и от перегрузки в тех случаях, когда она требуется;

Для выполнения укатанных требований применяются определенные сочетания аппаратов управления и защиты. Обычно в питающей и распределительных сетях системы электропитания используются:

•в питающих линиях - автоматический выключатель, выключатель (пакетный выключатель, ключ управления, рубильник, тумблер) – предохранитель;

•в цепях электродвигателей исполнительных механизмов и электроприводов задвижек (вентилей) – автоматический выключатель - магнитный пускатель; выключатель – предохранитель - магнитный пускатель; для защиты этих электродвигателей от перегрузки используются тепловые расцепители или гидравлические замедлители срабатывания, встроен-

96

ные в автоматические выключатели, либо тепловые элементы магнитных пускателей; при защите автоматическими выключателями тепловые элементы в магнитных пускателях могут не предусматриваться, если расцепители автоматических выключателей достаточно чувствительны к токам перегрузки;

•в цепях контрольно-измерительных приборов, регулирующих устройств, трансформаторов, выпрямителей и т.д. - выключатель - предохранитель; автоматический выключатель (последний, если он обладает достаточной чувствительностью к токам короткого замыкания и если это оправдано экономически и требованиями удобства эксплуатации);

•в питающих цепях схем производственной сигнализации - выключатель

– предохранитель; автоматический выключатель;

•в цепях стационарного освещения щитов – выключатель - предохранитель.

Особо важную роль выполняют аппараты защиты, так как бесперебойная работа электрических установок невозможно без защитных устройств, своевременно отключающих поврежденные элементы, быстро реагирующих на нарушения нормальных условий работа электрического оборудования и действующих в определенной, заранее установленной последовательности во времени.

К аварийным или ненормальным режимам работы электроустановок систем автоматизации относятся:

•многофазные (трех- и двухфазные) и короткие однофазные замыкания на корпус, нулевой провод или на землю в приборах, аппаратах, электроприводах исполнительных механизмов, задвижек и вентилей, проводах, кабелях и т.д.;

•короткие замыкания между витками обмоток аппаратуры (витковые замыкания);

•тепловые перегрузки электрооборудования и электропроводок из-за прохождения по ним повышенных токов.

Наиболее опасными аварийными режимами являются короткие замыкания. В большинстве случаев они возникают из-за пробоя или перекрытия изоляции. Токи короткого замыкания иногда достигают значений, в десятки и сотни раз превосходящих значения токов в нормальном режиме, а их тепловое воздействие и динамические усилия, которым подвергаются токоведущие части, могут привести к повреждению всей электроустановки.

97

Тепловые перегрузки могут возникать при длительном повышении напряжения сети, обрыве одной из фаз, а в электродвигателях исполнительных механизмов и электроприводов задвижек - при заедании или застопоривании механизма. Тепловые перегрузки вызывают в первую очередь ускоренное старение и разрушение изоляции, что приводит в конечном итоге к коротким замыканиям.

Аппаратура защиты может осуществлять один или несколько видов защиты. Например, некоторые автоматические выключатели обеспечивают защиту только от коротких замыканий, а другие - от коротких замыканий и перегрузки. Кроме того, аппараты защиты могут быть однократного действия, как, например, предохранители, которые требуют замены или перезарядки после каждого срабатывания, или многократного действия, такие как автоматические выключатели. Автоматические выключатели по способу возврата в состояние готовности делятся на аппараты с самовозвратом и с ручным возвратом.

5.5. ВЫБОР АППАРАТОВ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ

Выбор аппаратов управления и зашиты в системах электропитания приборов и средств автоматизации производится с учетом следующих основных требований:

•напряжение и номинальный ток аппаратов должны соответствовать напряжению и допустимому длительному току цепи. Номинальные токи аппаратов защиты следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам отдельных электроприемников, при этом аппараты защиты не должны отключать цепь при кратковременных перегрузках (например, при пусках электродвигателей);

•аппараты управления должны без повреждений включать пусковой ток электроприемника и отключать полный рабочий ток, а также без разрушения допускать отключение пускового тока;

•аппараты защиты по своей отключающей способности должны соответствовать токам короткого замыкания в начале защищаемого участка; отключение защищаемой линии или электроприемника должно производиться с наименьшим временем;

•при коротких замыканиях по возможности должна быть обеспечена селективность работы защитных аппаратов с ниже- и вышестоящими за-

98

щитными и коммутационными аппаратами; рекомендуется номинальные токи каждого последующего по направлению тока аппарата защиты (предохранителей и тепловых расцепителей) принимать на две ступени ниже, чем предыдущего, если это не приводит к завышению сечений проводов (см § 5.6);

•аппараты защиты должны обеспечивать надежное отключение одно- и многофазных коротких замыканий в сетях с глухозаземленной нейтралью и двух- и трехфазных коротких замыканий в сетях с изолированной нейтралью в наиболее удаленной точке защищаемой цепи. Для этого кратности токов однофазных коротких замыканий в сетях с глухозаземленной нейтралью должны превышать не менее чем:

•в 3 раза номинальный ток плавкой вставки предохранителя данной цепи;

•в 3 раза номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику;

•в 1.4 раза ток уставки мгновенного срабатывания автоматического выключателя, имеющего только электромагнитный расцепитель (отсечку) с номинальным током до 100 А (отметим, что во взрывоопасных установках указанные кратности токов имеют другие значения, приведенные в разд. 12);

•в сетях с изолированной нейтралью, защищенных только от коротких замыканий, в которых сечения проводников выбраны с учетом требований, изложенных в § 5.6, допускается указанную выше расчетную проверку кратности тока короткого замыкания не выполнять; в сетях с глухозаземленной нейтралью эта проверка является обязательной.

5.6. ВЫБОР СЕЧЕНИЙ ПРОВОДОВ И ЖИЛ КАБЕЛЕЙ

Сечения проводов питающей и распределительной сетей системы электропитания приборов и средств автоматизации выбираются по условиям нагрева электрическим током и механической прочности с последующей проверкой в необходимых случаях по потере напряжения.

Правила устройства электроустановок различают электрические сети, в которых требуется только защита от коротких замыканий, и сети, которые должны быть защищены не только от коротких замыканий, но и от перегрузки.

Питающая и распределительная сети системы электропитания относятся, как правило, к сетям, не требующим защиты от перегрузки, и защищаются только от коротких замыканий (для взрыво- и пожароопасных зон, см. разд. 12).

99

Отдельные электроприемники, такие как электродвигатели исполнительных механизмов и электроприводов задвижек, которые по характеру своей работы могут подвергаться технологическим перегрузкам, рекомендуется защищать от коротких замыканий и перегрузки, если это не противоречит другим требованиям, например обязательности действия исполнительного механизма или задвижки даже ценой их выхода из строя.

Сечение проводов и кабелей в соответствии с условием нагрева электрическим током определяется по таблицам допустимых длительных токовых нагрузок на провода и кабели с учетом условий их прокладки.

Расчетный ток, по которому производится выбор сечения проводов, должен приниматься как большее значение тока, определяемое двумя условиями: нагревом проводников длительным током и соответствием выбранному аппарату защиты, т. е. допустимым отношением (кратностью) номинального тока или тока срабатывания защитного аппарата к длительно допустимому току проводов и кабелей.

Для линий, защищаемых только от короткого замыкания, допустимая кратность номинального тока или тока срабатывания защитного аппарата к длительно допустимому току проводов и кабелей должна быть не более:

•300% номинального тока плавких вставок предохранителей;

•450% тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку);

•100% номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависимой характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки);

•125% тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регу-

лируемой обратнозависимой от тока характеристикой; при наличии на автоматическом выключателе отсечки ее кратность срабатывания не ограничивается.

Для взрывоопасных зон (кроме зон классов В-16 и В-1 г), а также для пожароопасных зон в помещениях, в которых питающая и распределительная сети системы электропитания относятся к сетям, защищаемым от перегрузки, допустимые кратности номинальных токов или токов срабатывания защитных аппаратов к длительно допустимым токам проводов и кабелей имеют другие значения (см. разд. 12).

В заключение, подводя итог сказанному о выборе аппаратов защиты и сечений проводов и кабелей, укажем общий порядок их выбора:

100

1)определяются расчетные токи линий – длительные и кратковременные (например, при пуске двигателей);

2)по значениям расчетных токов линий проводится выбор защитных аппаратов;

3)по значениям расчетных токов линий и по условию их соответствия выбранным аппаратам защиты производится выбор сечений проводов;

4)проверяется надежность действия защитных аппаратов при коротком замыкании в наиболее удаленной точке сети;

5)проверяется соответствие сечений выбранных проводов и кабелей максимально допустимым сечениям проводов по механической прочности, а в необходимых случаях (например, при длинных линиях) производится проверка сечений проводов по потере напряжения.

101

6. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПИТАНИЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ИАВТОМАТИЗАЦИИ

6.1. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ СЖАТОГО ВОЗДУХА

Источником энергии и рабочим агентом в пневматических схемах автоматизации является сжатый воздух. Качество, сжатого воздуха определяется составом, количеством и размерами содержащихся в нем примесей, главным образом влаги, минеральных масел и различного рода твердых частиц. Сжатый воздух, вырабатываемый компрессорными установками с масляной смазкой цилиндров или поступающий из технологической линии, как правило, содержит водяные пары, масла в виде водомасляной эмульсии, атмосферную пыль и другие твердые частицы. Наличие в сжатом воздухе этих компонентов в количествах, больших установленных норм, является причиной засорения дроссельных устройств и сопл пневматических приборов, а также каналов линий связи.

Водяные пары при охлаждении воздуха конденсируются и, осаждаясь на стенках каналов линий связи, сопл и дроссельных устройств, уменьшают проходные сечения, искажают первоначальные характеристики приборов, смещают настройки, а иногда приводят к отказу отдельных элементов приборов. Кроме того, образующийся в трубах конденсат в зимний период часто замерзает, уменьшая, а иногда и полностью перекрывая проходное сечение пневматических линий связи. Поэтому для обеспечения нормальной работы систем пневмоавтоматики сжатый воздух, поступающий от источника питания, должен быть тщательно очищен и осушен. Степень очистки и осушки сжатого воздуха, получаемого на выходе установок пневмопитания, должна соответствовать нормам, приведенным ниже:

6.2. ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

102