Co to jest selektywność wyłączników + zasady obliczania selektywności

Selektywność lub selektywność wyłączników jest kluczem do zapewnienia niezawodnego działania obwodu elektrycznego. Funkcja ta pomaga zapobiegać sytuacjom awaryjnym i podnosi bezpieczeństwo na wyższy poziom.

W przypadku przeciążenia lub zwarcia linii chroniona jest tylko linia, która uległa uszkodzeniu, reszta instalacji elektrycznej pozostaje sprawna. W tym artykule szczegółowo przeanalizujemy, dlaczego tak się dzieje, rozważymy główne zadania ochrony selektywnej, schematy połączeń i ich funkcje.

Zwrócimy także uwagę na obliczenia selektywności i zasady tworzenia mapy, opatrząc materiał diagramami wizualnymi, tabelami i zdjęciami. Uzupełnimy artykuł szczegółowymi wyjaśnieniami w filmach.

Znaczenie i główne zadania ochrony selektywnej

Bezpieczna eksploatacja i stabilna praca instalacji elektrycznych to zadania stawiane ochronie selektywnej. Natychmiast oblicza i odcina uszkodzony obszar, nie przerywając zasilania zdrowych obszarów. Selektywność zmniejsza obciążenie instalacji i zmniejsza skutki zwarcia.

Dzięki sprawnemu działaniu wyłączników, wymagania dotyczące nieprzerwanego zasilania, a co za tym idzie, procesu technologicznego są maksymalnie spełnione.

Gdy automatyczny sprzęt wykonujący otwarcie ulegnie awarii w wyniku zwarcia, dzięki selektywności odbiorcy otrzymają normalną moc.

Podstawą ochrony selektywnej jest zasada mówiąca, że ​​wielkość prądu przepływającego przez wszystkie przełączniki rozdzielcze zainstalowane za wyłącznikiem wejściowym jest mniejsza od prądu znamionowego tego ostatniego.

W sumie te wyznania może być ich więcej, ale każdy z nich musi być co najmniej o jeden stopień niższy od wprowadzającego. Jeśli więc na wejściu zainstalowany jest wyłącznik automatyczny 50 A, obok niego instalowany jest przełącznik o prądzie znamionowym 40 A.

Wyłącznik składa się z następujących elementów: dźwignia (1), zaciski śrubowe (2), styki ruchome i stałe (3, 4), płytka bimetaliczna (5), śruba regulacyjna (6), elektromagnes (7), siatka gasząca łuk (8) , zatrzaski (9)

Za pomocą dźwigni można włączyć lub wyłączyć dopływ prądu do zacisków. Styki są podłączone do zacisków i zamocowane. Ruchomy styk ze sprężyną służy do szybkiego otwierania, a obwód jest z nim połączony poprzez styk nieruchomy.

Odsprzęgnięcie, jeśli prąd przekroczy wartość progową, następuje w wyniku nagrzania i zgięcia płytki bimetalicznej oraz elektromagnesu.

Prądy wyzwalające reguluje się za pomocą śruby regulacyjnej. Aby zapobiec powstaniu łuku elektrycznego podczas otwierania styków, wprowadzono do obwodu element w postaci siatki gaszącej łuk. Posiada zatrzask zabezpieczający korpus maszyny.

Selektywność, jako cecha ochrony przekaźnika, to zdolność do wykrycia wadliwej jednostki systemowej i odcięcia jej od aktywnej części EPS.

Oto schemat rozdzielnicy, wyraźnie pokazujący, jak obciążenie jest rozłożone w całym mieszkaniu. Przed zainstalowaniem maszyny należy obliczyć całkowitą moc sprzętu, który zostanie do niej podłączony

Selektywność automatów to ich zdolność do pracy naprzemiennej. W przypadku naruszenia tej zasady nagrzewają się zarówno wyłączniki automatyczne, jak i przewody elektryczne.

W rezultacie może nastąpić zwarcie w linii, przepalenie styków topikowych i izolacji. Wszystko to doprowadzi do awarii urządzeń elektrycznych i pożaru.

Załóżmy, że wystąpiła awaria na długiej linii energetycznej. Zgodnie z główną zasadą selektywności, jako pierwsza uruchamiana jest maszyna znajdująca się najbliżej miejsca uszkodzenia.

Jeżeli w gniazdku w zwykłym mieszkaniu nastąpi zwarcie, należy na panelu włączyć zabezpieczenie linii, której gniazdo jest częścią. Jeśli tak się nie stanie, jest to obrót wyłącznika na panelu, a dopiero za nim - wejściowego.

Bezwzględna i względna selektywność zabezpieczeń

Zdefiniowano pojęcie selektywności GOSTotm IEC 60947-1-2014. Istnieją dwa rodzaje selektywności – absolutna i względna. Jeżeli ochrona jest tak skoordynowana, że ​​działa wyłącznie na obszarze chronionym, świadczy to o jej całkowitej selektywności.

W takich okolicznościach maksymalny prąd selektywności staje się taki sam, jak maksymalna zdolność wyłączania wyłącznika znajdującego się poniżej.

Wyzwolenie w trybie kopii zapasowej, gdy w obszarze problemowym nie nastąpiło wyłączenie, nazywa się ochroną względnie selektywną.W takim przypadku przełączniki znajdujące się powyżej są wyłączone.

W przypadku przekroczenia określonej wartości prądu wyłącznika, tj. przy braku dużych przeciążeń ochrona selektywna działa prawie bezawaryjnie. Dużo trudniej jest to osiągnąć w przypadku zwarć.

Przedsiębiorstwa umieszczają dane dotyczące wytwarzanych produktów na korpusie urządzenia oraz na swoich stronach internetowych. Ważne jest, aby czytać poprawnie znakowanie maszyn — wiązki przełączników tworzone są wyłącznie według tabel jednego konkretnego producenta. Należy pamiętać, że grupy zorganizowane na zasadzie względnej pełnią dużą liczbę funkcji.

Tabele selektywności, które producenci dołączają do swoich produktów, ułatwiają to zadanie. Za ich pomocą tworzone są grupy o selektywności działania

Litera „T” w tabeli oznacza pełną selektywność pary urządzeń, a liczba oznacza częściową selektywność. Jeżeli oczekiwana wartość graniczna prądu zwarciowego będzie mniejsza niż liczba podana w tabeli, selektywność będzie zapewniona

Aby sprawdzić selektywność pomiędzy maszyną powyżej i poniżej, znajdź przecięcie pionu i poziomu. Zapewnienie selektywności jest bardzo ważnym zadaniem przy żywieniu konsumentów należących do specjalnej kategorii.

W przypadku jego braku proces produkcyjny może zostać zatrzymany, linie mogą ulec uszkodzeniu, systemy klimatyzacji, oddymiania i inne zostaną wyłączone.

Rodzaje selektywnych schematów połączeń

Oprócz selektywności bezwzględnej i względnej istnieje jeszcze 7 rodzajów ochrony selektywnej:

• strefa;
• czasowo-prądowy;
• energia;
• tymczasowy;
• pełny;
• częściowy;
• aktualny

Aby zapewnić wymaganą selektywność automatycznej ochrony sieci elektrycznych za pomocą wyłączników, stosuje się różne metody. Ale tak czy inaczej, to ważne prawidłowo zainstalować przełącznikzgodnie z wybranym schematem i zasadami montażu.

Typ nr 1 – ochrona pełna i częściowa

Pełna ochrona oznacza, że ​​w przypadku połączenia szeregowego pary wyłączników, pojawienie się przetężeń powoduje wyłączenie tego, który znajduje się w pobliżu strefy zwarcia.

Zabezpieczenie częściowe działa na tej samej zasadzie co zabezpieczenie pełne, tyle że dopiero po osiągnięciu przez prąd ustawionego progu.

Selektywność wyłączania zapewniana przez wyłączniki (A i B) polega na tym, że zwarcie, niezależnie od tego, w którym miejscu instalacji elektrycznej nastąpi, zostanie odcięte przez najbliższy wyłącznik znajdujący się powyżej tego punktu. Pozostałe urządzenia nie wyłączą się

Jeśli zapewniona jest selektywność mniejszej z bieżących wartości dwóch AV, istnieje powód, aby mówić o całkowitej selektywności między nimi. W takim przypadku maksymalna wartość szacowanego prądu zwarciowego instalacji w każdych okolicznościach będzie równa lub mniejsza od wartości prądu obu wyłączników.

Typ #2 - typ selektywności prądu

Głównym wskaźnikiem selektywności prądu jest maksymalny znak prądu. Od obiektu do wejścia wartości są ułożone w kolejności rosnącej. Działanie tej selektywności zabezpieczenia opiera się na tych samych podstawach, co selektywności czasowej.

Jedyną różnicą jest to, że czas otwarcia migawki opiera się na wartości prądu – w miarę zbliżania się punktu zwarcia do wejścia, odczyty prądu zwarcia rosną. Czas wyłączenia może być taki sam.

Strefa uszkodzona w wyniku zwarcia jest określona przez ustawienie wyłączenia dla różnych wartości prądu. Pełną selektywność można osiągnąć jedynie w warunkach, w których prąd zwarciowy jest mały, a w szczelinie pomiędzy dwoma wyłącznikami znajdują się urządzenia o znacznym oporze elektrycznym.W tej sytuacji prądy zwarciowe będą się znacznie różnić.

Ten rodzaj selektywności stosowany jest głównie w rozdzielnicach końcowych. Łączy to w sobie prąd znamionowy o niewielkiej wartości i prąd zwarciowy z dużą impedancją przewodów łączących.

Ta opcja selektywności jest ekonomiczna, prosta i działa natychmiastowo. Jednak często wskazana selektywność może być częściowa, ponieważ najwyższy prąd jest zwykle mały.

Na zdjęciu widać aktualną selektywność z wykorzystaniem AV. Przy tego rodzaju selektywności następuje przesunięcie wzdłuż osi prądu charakterystyk prądowych maszyn znajdujących się jedna za drugą

Gdy wartości Isd1 i Isd2 są takie same lub bardzo zbliżone, wówczas Is - maksymalny prąd selektywności jest równy Isd2. Jeśli te wartości znacznie się różnią, Is = Isd1.

Warunkiem zapewnienia selektywności prądu są nierówności: Ir1/Ir2 > 2 oraz Isd1/Isd2 > 2. W tym przypadku maksymalna selektywność wynosi Is = Isd1.

Wady obejmują szybki wzrost poziomu ustawień ochrony przed wysokimi prądami. Nie da się szybko odłączyć uszkodzonego łańcucha, jeśli któraś z maszyn okaże się wadliwa.

Przy obliczaniu nastaw zabezpieczeń prądowych należy wziąć pod uwagę rzeczywiste prądy przepływające przez wyłączniki pracujące w trybie automatycznym.

Typ #3 - opcja czasowa i czasowo-prądowa

Jeżeli w obwodzie znajduje się wiele wyłączników, które mają identyczną charakterystykę prądową, ale różne czasy trzymania, wówczas w przypadku awarii ubezpieczają się one wzajemnie. Ten, który znajduje się w pobliżu miejsca uszkodzenia, zadziała natychmiast, następny zadziała po pewnym czasie itd.

W tym 2-poziomowym obwodzie przełącznik „A” ma czas oczekiwania zapewniający pełną selektywność z charakterystyką AB „B”

W przypadku selektywności czasowo-prądowej urządzenia zabezpieczające reagują nie tylko na prąd, ale także na czas trwania reakcji. Przy określonej wartości prądu, po pewnym czasie opóźnienia, następuje zadziałanie zabezpieczenia, z którego odległość do miejsca zwarcia jest mniejsza. Robocza część instalacji nie wyłącza się.

Na zdjęciu wykres selektywności czasowej przy wykorzystaniu AB. Charakterystyki czasowo-prądowe przełączników B i A nie przecinają się. Są one ułożone etapowo

Połączenie selektywności prądowej i czasowej zwiększa skuteczność wyłączania. Gdy Isc B < Irm A, selektywność jest zakończona i działanie następuje natychmiast. AB, znajdujący się powyżej, wyposażony jest w dwie nastawy: Im A i Ii A. Pierwsza to selektywne odcięcie prądu, druga to reakcja bezzwłoczna.

Typ nr 4 – selektywność energetyczna maszyn

W przypadku selektywności energetycznej przestoje występują wewnątrz korpusu maszyny. Czas trwania procesu jest na tyle krótki, że prąd zwarciowy nie ma czasu zbliżyć się do wartości granicznej.

System zabezpieczeń czasowo-prądowych uważany jest za złożony. Dotyczy to nie tylko reakcji na prąd, ale także czasu, w którym to następuje.

Wraz ze wzrostem prądu czas reakcji maszyny maleje. Podstawą tego typu selektywności jest takie wyregulowanie zabezpieczenia, aby po stronie chronionego obiektu działało ono szybciej przy wszystkich progowych wartościach prądów w porównaniu do wyłącznika na wejściu.

Typ nr 5 – schemat obrony strefowej

Metoda strefowa jest złożona i kosztowna, dlatego stosowana jest głównie w przemyśle.Gdy tylko obecne progi osiągną maksimum, dane zostaną przesłane do centrum sterowania i wybrana maszyna zostanie uruchomiona. Sieć elektryczna o tego rodzaju selektywności zawiera specjalne wyzwalacze elektroniczne.

W przypadku wykrycia naruszenia wysyłany jest sygnał z przełącznika znajdującego się poniżej do urządzenia znajdującego się powyżej. Pierwsza maszyna musi odpowiedzieć w ciągu sekundy. Jeśli nie zareaguje, zostanie uruchomiony drugi.

Porównując tego typu selektywność z selektywnością czasową widać, że czas reakcji w tym przypadku jest znacznie krótszy – czasem setki milisekund. Zmniejsza się zarówno procent interwencji w systemie, jak i procent jego uszkodzeń. Zmniejszone zostają wpływy termiczne i dynamiczne na części instalacji. Liczba poziomów selektywności rośnie.

Gdy prądy przepływające przez urządzenia zabezpieczające osiągną wartość większą niż ich własna nastawa, sygnał blokujący jest przekazywany przez każdy wyłącznik na wyższy stopień ochrony

W przypadku selektywności strefowej zadziała zabezpieczenie umieszczone po stronie źródła prądu, jeśli za punkt wyjścia przyjmiemy miejsce zwarcia. Do chwili uruchomienia maszyny prowadzona jest kontrola, aby urządzenie zabezpieczające po stronie obciążonej nie dawało podobnego sygnału.

Ale taka selektywność wymaga obecności dodatkowego źródła zasilania. Dlatego racjonalne wykorzystanie tego typu selektywności ma miejsce w układach o wysokich parametrach prądu zwarciowego i znacznym prądzie. Są to urządzenia przełączające i dystrybucyjne umieszczone po stronie obciążenia generatorów i transformatorów.

Obliczanie selektywności maszyn

Piśmienny wybór maszyny i prawidłowe ustawienie to podstawowa zasada utrzymania selektywności wyłączników. Selektywność dla wyłącznika zlokalizowanego blisko źródła gwarantuje spełnienie warunku: Is.o.last ≥ Kn.o.∙ I k.prev.

Tutaj Iс.о ostatni. - aktualna wartość wyzwalająca zabezpieczenie. ja k.pred. — prąd zwarciowy w punkcie końcowym strefy objętej działaniem maszyny, położonym daleko od źródła energii. Kn.o. — współczynnik niezawodności. Jego wartość zależy od rozrzutu parametrów.

Ocena maszyny dla obwodu jest wybierana nie tylko na podstawie obliczeń, ale także zgodnie z tą tabelą, koncentrując się na przekroju kabli w obwodzie

Dopasowanie tс.о.last ≥ tк.prev.+ ∆t wykazuje selektywność w przypadku regulacji AV zależnej od czasu. tс.о.last, tк.prev. — przedziały czasowe działania wyłączników znajdujących się w dużej odległości od źródła zasilania i znajdujących się w jego pobliżu. ∆t jest parametrem pobieranym z katalogu i oznacza czasowy stopień selektywności.

Mapa selektywności i zasady jej tworzenia

Charakterystyki czasowo-prądowe wszystkich urządzeń wchodzących w skład obwodu sieci elektrycznej przedstawiono na mapie selektywności. Celem jego kompilacji jest zapewnienie maksymalnej ochrony maszyn. Podstawą ochrony wyłączników jest zasada łączenia wyłączników jeden po drugim ściśle szeregowo.

Podczas tworzenia mapy selektywności należy przestrzegać szeregu zasad:

1. Instalacje muszą mieć jedno źródło napięcia.
2. Wszystkie ważne punkty projektu powinny być wyraźnie widoczne. Biorąc pod uwagę ten wymóg, należy wybrać skalę.
3. Mapa wskazuje właściwości ochronne, minimalne, maksymalne parametry zwarciowe w punktach systemu.

Często łamane są standardy projektowe, a w projektach brakuje map selektywności. Może to skutkować przerwami w dostawie prądu do odbiorców.

Na mapie naniesiono charakterystykę maszyn połączonych szeregowo, jedna po drugiej. Sam diagram jest zbudowany w osiach

Mapa daje pełny obraz koordynacji ustawień. Daje możliwość porównania pracy maszyn w oparciu o takie cechy jak selektywność.

Odmiany czasowo-prądowe osi stanowią podstawę nie tylko do konstruowania map selektywności dla zabezpieczeń prądowych w postaci wyłączników, ale także dla innych ich typów: bezpieczników, przekaźnik. Zazwyczaj jedna karta zawiera 2-3 cechy AB. Oś odciętych pokazuje aktualną wartość w kV, a oś rzędnych pokazuje czas w sekundach.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Problemy z działaniem wyłączników i ich eliminacją:

Rysowanie mapy selektywności za pomocą specjalnego programu:

Niezawodne i bezpieczne użytkowanie okablowania elektrycznego nie jest możliwe bez uwzględnienia selektywności maszyn. Wiedząc o głównych punktach tworzenia selektywnej ochrony, możesz kompetentnie wybrać sprzęt do swojego projektu technicznego.

Zajmujesz się zawodowo pracami elektroinstalacyjnymi i chcesz uzupełnić przedstawiony powyżej materiał? A może zauważyłeś niespójność lub błąd w tym artykule? A może chcesz zadać pytanie naszym ekspertom? Proszę wpisać swoje uwagi w bloku poniżej.