Воздушные автоматические выключатели ARMAT для диспетчеризации систем энергораспределения

Новые воздушные автоматические выключатели линейки ARMAT – это устройства, способные интегрироваться в системы диспетчеризации. В статье перечислены их элементы и основные характеристики. Представлена новая серия автоматических выключателей в литом корпусе серии ARMAT для контроля на отходящих линиях.

IEK GROUP, г. Москва

скачать pdf >>

Цифровые автоматические выключатели

Автоматические выключатели, защищающие электрическую цепь от перегрузки и короткого замыкания, имеют давнюю историю и много раз модифицировались. На­ша эпоха привнесла в конструкцию этих устройств электронику: контроллеры и цифровые интерфейсы. И это закономерно. Во-первых, цифровые технологии позволяют обеспечить контроль параметров электросети, безопасность на всех типах объектов и повысить общую энергоэффективность за счет распределения энергоресурсов и оптимизации потерь. Во-вторых, появляется возможность интегрировать воздушные автоматические выключатели в систему диспетчеризации.

Компания IEK, известный производитель и поставщик электротехнической продукции, представляет на российском рынке широкую линейку таких устройств – воздушные автоматические выключатели ARMAT.

Основным блоком воздушного автоматического выключателя является электронный расцепитель (контроллер), предназначенный для управления выключателем. В серии ARMAT представлено несколько типов электронных расцепителей: TD, TY и TT – к их возможностям мы вернемся чуть позже. Электронные расцепители TY и TT оснащены блоком интерфейсов для интеграции с системой диспетчеризации. В базовой версии они поддерживают передачу данных по протоколу Modbus RTU. В качестве опции можно установить блоки интерфейсов с поддержкой протоколов Modbus TCP, Profibus, CAN, DeviceNet, IEC 61850, Wi-Fi, NB-IoT.

Еще одним элементом воздушного автоматического выключателя ARMAT является блок питания для бесперебойной работы устройства. Он также входит в комплектацию TY и TT.

Диспетчеризация системы энергораспределения

В системах распределения электроэнергии на напряжение 0,4 кВ часто недостаточно обеспечить диспетчеризацию одних вводных устройств, например, в главном распределительном щи­те. Также необходим контроль на отходящих линиях, особенно это важно на промышленных объектах. IEK предлагает новые автоматические выключатели ARMAT в литом корпусе (рис. 1), которые можно применять во всех типах низковольтных комплектных устройств – от распределительных щитов до ВРУ 1600 А. Также есть модели с расцепителем, имеющим возможность подключения по Modbus RTU, что дополняет полноту технического решения.

Рис. 1. Автоматические выключатели ARMAT в литом корпусе: примеры исполнений

Наряду с аппаратным обеспечением специалисты компании IEK разрабатывают специализированное ПО для управления работой выключателей. В помощь заказчикам и проектировщикам разрабатываются типовые схемы построения НКУ (низковольтных распределительных устройств). Эти схемы окажут помощь конструкторам НКУ, которые смогут воспользоваться приложенными чертежами и списком комплектующих. Кроме то­го, специалисты компании IEK всегда готовы ответить на вопросы и помочь решить нестандартные задачи.

Исполнения воздушных выключателей ARMAT

В линейке воздушных автоматических выключателей ARMAT представлены модели на номинальные то­ки от 630 до 6300 А, в 3- и 4-полюсном исполнении, выдвижного и стационарного монтажа. Все они отличаются высокой отключающей способностью до 150 кА – как максимальной (Icu), так и рабочей (Ics), о которых необходимо сказать особо. Отключающая способность – это максимальный ток при коротком замыкании, который может выдержать автоматический выключатель. Если описать простыми словами, разница между максимальной и рабочей отключающей способностью состоит в том, что при уровне то­ка до значения Icu аппарат отработает функции защиты, но в дальнейшем его нельзя будет использовать. При уровне то­ка КЗ до Ics аппарат сможет работать дальше. Но перед дальнейшим использованием автоматического выключателя необходимо проверить причины происшествия.

Производители указывают оба значения, а потребитель при выборе автоматического выключателя встает перед дилеммой: выбрать надежный и долговечный вариант с высокой отключающей способностью Ics или более дешевый, но с более низкой отключающей способностью, которая означает более высокую вероятность замены в случае КЗ и, следовательно, частые простои оборудования.

Преимущество автоматических выключателей ARMAT в том, что Icu = Ics, и это значение достаточно велико – вплоть до 150 кА. Ориентируясь только на данный показатель, потребитель всегда может быть уверенным, что устройство выдержит заложенные при проектировании параметры.

Электронные расцепители

Одним из преимуществ цифровизации является возможность отображения текущих параметров – визуализация, позволяющая своевременно узнавать о предаварийных ситуациях и принимать соответствующие решения.

Электронные расцепители воздушных автоматических выключателей ARMAT обеспечивают такую функциональность. Устройство может управляться одним из трех упомянутых вы­ше расцепителей:
- TD – классический, с минимальным набором функций. Этот расцепитель не поддерживает интеграцию в системы диспетчеризации, но за­то одним из его преимуществ является температурный диапазон: автоматические выключатели с расцепителем TD можно применять при температурах от –40 °C;
- TY – профессиональный, поддерживает обмен данных по протоколу Modbus, оснащен дисплеем. На дисплее на двухцветных диаграммах отображается значение тока по отношению к номинальному (потребитель должен ориентироваться на высоту столбцов и цифры);
- TT – продвинутый, оснащенный цветным дисплеем с функцией тач-скрин, кроме то­го, выполняется измерение напряжения и мощности. На цветной диаграмме отображаются значения параметров по разным линиям, поэтому потребитель также может ориентироваться на цвет диаграммы: зеленый – норма, красный сигнализирует о приближении параметров к критическим значениям (рис. 2).

Рис. 2. Расцепители серий TT и TY с отображением параметров

На что обратить внимание при выборе

Выбирая воздушный автоматический выключатель, нужно найти устройство с оптимальным соотношением номинального то­ка и отключающей способности. Например, устройство с отключающей способностью 50–60 кА подойдет для многих гражданских объектов, а для промышленного объекта требуется не меньше 80 кА.

В серии воздушных автоматических выключателей ARMAT (рис. 3) найдутся исполнения и для первого, и для второго варианта, а сориентироваться в выборе поможет табл. 1. В ней видно, что на то­ки от 630 до 1600 А следует выбрать устройство типоразмера A (до 1600 А) с отключающей способностью 55 или 66 кА, и т. д.

Рис. 3. Модельный ряд воздушных автоматических выключателей ARMAT

Таблица 1. Типоразмеры воздушных автоматических выключателей ARMAT

Поскольку выбор воздушного автоматического выключателя – задача ответственная, компания предлагает целый ряд инструментов:
- на сайте iek.ru в разделе «Продукция» помимо каталогов представлена различная техническая документация и схемы;
- в разделе «Поддержка» сайта iek.ru имеется конфигуратор для расчета и подбора оборудования;
- в лаборатории и техническом отделе IEK представлен широкий набор образцов продукции, с помощью которых можно смоделировать разные задачи, в том числе нестандартные. В работе над проектами помогут специалисты компании;
- разработаны CAD- и 3D-модели для проектирования и конструирования.

Однако два фактора мы хотим рассмотреть более детально. Это температурный диапазон и высота.

Температура и высота

Зависимость рабочего то­ка автоматического воздушного выключателя от температуры окружающей среды – фактор, который часто не учитывают. В ря­де технических материалов такое явление называют «дерейтинг», то есть ухудшение параметров и выход их из диапазона.

Сразу возникает вопрос – насколько это критично? Как известно, автоматический выключатель калибруется при +40 °C. На первый взгляд, температура окружающего воздуха вряд ли поднимется вы­ше, если не ставить НКУ под прямое воздействие солнечных лучей или рядом с источником тепла. Но это только на первый взгляд. Высокие температурные режимы возможны на многих типах объектов.

Приведем пример. Специалисты IEK как-то посетили один из целлюлозно-бумажных комбинатов России. На этом предприятии температура производственного процесса составляет от +40 °C и вы­ше. Помимо этого, потолки обрабатываются сухим горячим воздухом, чтобы избежать образование конденсата.

Конечно, НКУ не стоят в производственных цехах, но огромная масса тепла распространяется по всем помещениям здания, включая щитовые. В итоге температура уже близка к +40 °C. Кроме то­го, нагревается и са­мо электротехническое оборудование. А если при этом слабая вентиляция, то в помещениях, где расположены НКУ вместе с воздушными автоматическими выключателями, будет достаточно высокая температура.

И таких предприятий много, особенно в металлургии, химической промышленности, производстве стекла и других отраслях. Да и на обычных объектах вполне достижимы высокие температуры, особенно в условиях недостаточной вентиляции и собственного нагрева электрооборудования. Байки старых энергетиков о том, как их сотрудники разогревали се­бе обед на вводных автоматах, – не всегда просто фольклор.

Почему же необходимо учитывать дерейтинг? Де­ло в том, что рабочий ток снижается при повышении температуры окружающей среды. И номинальный ток выключателя, рассчитанного, например, на 2500 А, при температуре +50 °C окажется 2400 А. В результате могут быть ложные срабатывания автомата или, что еще ху­же, он сам выйдет из строя. Причем самое неприятное, что на некоторых объектах только после начала эксплуатации становится понятно, что температура окружающей среды вы­ше запланированной.

Чтобы понять причины этого явления, вспомним школьный курс физики. Как известно, при повышении температуры сопротивление проводника возрастает из-за большего количества столкновений электронов с вибрирующими атомами. Таким образом, при повышении температуры си­ла то­ка в электрической це­пи уменьшается.

Эта проблема имеет несколько вариантов решения:
- первый – поставить автоматический выключатель на номинал вы­ше. Однако переплата может оказаться весьма значительной, особенно если потребуется переходить на больший типоразмер. Соответственно, это может привести еще и к увеличению габаритов НКУ в целом, и очень повезет, если в щитовой будет достаточно места;
- второй – поставить дополнительную систему охлаждения или принудительной вентиляции. Как и в первом случае, это дополнительные затраты и увеличение габаритов НКУ. К то­му же для такого решения должна быть техническая возможность теплоотведения, чтобы не пришлось гонять по кругу горячий воздух;
- третий и самый правильный способ – изначально установить воздушный автоматический выключатель с минимальной зависимостью рабочего то­ка от температуры – такой, как ARMAT IEK.

Реальная зависимость рабочего то­ка от температуры у воздушного выключателя ARMAT IEK начинает проявляться только при +60 °C и вы­ше. При этом у автоматов из низкого ценового сегмента дерейтинг начинает активно проявляться уже при +45 °C.

Еще один критерий, который приходится учитывать, выбирая воздушный автоматический выключатель для ря­да объектов, – зависимость его то­ка от высоты. Физическая причина этой зависимости – разреженность воздуха на больших высотах, которая приводит к снижению реальных параметров вводного автоматического выключателя. В табл. 2 перечислены показатели устройств ARMAT IEK, на которые можно ориентироваться, выбирая выключатели для систем электроснабжения горнолыжных курортов или других объектов, расположенных в высокогорье. Отметим, что у выключателей экономсегмента зависимость то­ка от высоты проявляется значительно сильней.

Таблица. 2. Зависимость тока от высоты для выключателей серии ARMAT IEK

Комплектация

В базовой версии воздушные автоматические выключатели ARMAT поставляются уже укомплектованными всеми необходимыми элементами, и этот комплект поставляется под одним артикулом. В комплект поставки входят:
- сам воздушный автоматический выключатель;
- корзина для выдвижного исполнения;
- электронный расцепитель (контроллер);
- мотор-привод 230 В;
- катушка включения;
- катушка отключения;
- набор из 6 перекидных контактов;
- контакт положения в корзине;
- клеммы для подключения медной шины.

Помимо этого, воздушные автоматические выключатели могут быть оснащены механической блокировкой на 2 и 3 автомата, а также рядом дополнительных аксессуаров.

Опубликовано_в журнале ИСУП № 6(108)_2023

IEK GROUP, г. Москва,
тел.: +7 (495) 542-2222,
e-mail: info@iek.ru