Zabezpieczenie nadprądowe

W przypadku zwarcia w instalacji elektrycznej w większości przypadków prąd wzrasta do wartości znacznie większej niż maksymalny prąd roboczy. Ochrona odpowiadająca temu wzrostowi nazywana jest ochroną prądową. Najprostsze i najtańsze są zabezpieczenia nadprądowe. Dlatego są szeroko stosowane w sieciach do 35 kV włącznie.

Ustawia prąd po stronie zasilania linii, instalowane są zabezpieczenia wyłączające przełączniki 1, 2, 3. W przypadku zwarcia w jednym z odcinków sieci prąd zwarciowy przechodzi przez wszystkie przekaźniki. Jeśli obecne zwarcie z większym prądem ochronnym, te zabezpieczenia zaczną działać. Jednak zgodnie z warunkiem selektywności, tylko jedno zabezpieczenie nadprądowe powinno zadziałać i otworzyć wyłącznik – to najbliżej miejsca zwarcia.

To działanie ochronne można osiągnąć na dwa sposoby. Pierwszy opiera się na fakcie, że prąd zwarciowy maleje wraz z odległością od miejsca zwarcia.

Prąd zadziałania zabezpieczenia dobiera się tak, aby był większy niż maksymalna wartość prądu w tej sekcji w przypadku awarii następnej, bardziej oddalonej od źródła zasilania.Druga metoda polega na stworzeniu opóźnienia w czasie reakcji zabezpieczeń, im bliżej zabezpieczenia znajduje się źródło zasilania.

W chwili t1 następuje zwarcie... W chwili t2 następuje zadziałanie zabezpieczenia nadprądowego (MTZ) i wyłączenie wyłącznika. Silniki zwarte w wyniku spadku napięcia były opóźnione, a ich prąd wzrastał po przywróceniu napięcia. Dlatego wprowadza się współczynnik kz - współczynnik samoczynnego rozruchu silników. Wprowadzono również współczynnik niezawodności kn, aby uwzględnić różne rodzaje błędów — przekładniki prądowe itp. Po odłączeniu zewnętrznego maksymalnego prądu zwarciowego zabezpieczenie musi powrócić do stanu pierwotnego. Prąd wsteczny wyraża się następującym wyrażeniem:

Prądy odbioru i spadku powinny być zbliżone. Podaj stopę zwrotu:

Biorąc pod uwagę współczynnik resetowania, prąd roboczy określa się w następujący sposób:

Dla „idealnych” przekaźników współczynnik powrotu wynosi 1. Realistycznie przekaźnik ochronny mają współczynnik restytucji mniejszy niż 1 z powodu tarcia w ruchomych częściach itp. Im wyższy współczynnik powrotu, tym niższy prąd roboczy można wybrać przy danym obciążeniu, a zatem bardziej czułe zabezpieczenie prądu maksymalnego.

Zwłoki czasowe zabezpieczeń dobiera się w taki sposób, aby każde kolejne zabezpieczenie zasilania miało czas odpowiedzi większy od maksymalnego opóźnienia poprzedniego o wielkość kroku selektywności.

Stopień selektywności zależy od błędów zabezpieczeń pomiarowych oraz rozkładu czasu zadziałania łączników.

Istnieje kilka rodzajów charakterystyk zabezpieczenia nadprądowego — niezależne i zależne. Wygodnie jest łączyć zależne charakterystyki zadziałania z charakterystykami ochronnymi bezpieczników i charakterystykami nagrzewania zabezpieczanych połączeń, np. silników elektrycznych. Najczęściej stosowane charakterystyki zależne od IEC to:

gdzie A, n — współczynniki, k — krotność prądu k = Azrob/Icp.