Абсолютная и относительная селективность защиты
Понятие селективности определено ГОСТотм IEC 60947-1-2014. Выделяют два типа селективности — абсолютную и относительную. Если работа защиты скоординирована таким образом, что она срабатывает исключительно внутри защищенной зоны, то это указывает на ее абсолютную селективность.
В этих обстоятельствах максимальный ток селективности становится таким же, как и максимальная отключающая способность расположенного ниже автомата.
Срабатывание в виде резервного, когда не произошло отключение на проблемном участке, называют относительно селективной защитой. При этом происходит отключение выше расположенных выключателей.
В случае превышения заданной величины тока выключателя-автомата, т.е. при отсутствии больших перегрузок, селективная защита действует практически безотказно. Куда труднее добиться этого при коротких замыканиях.
Данные о выпускаемых изделиях предприятия размещают на корпусе прибора и на своих сайтах
Важно правильно читать маркировку автоматов – связки выключателей формируют только по таблицам одного конкретного производителя. Следует учитывать, что группы, устроенные по относительному принципу, обладают большим числом функций. Упрощают задачу таблицы селективности, которые производители прилагают к своим изделиям
Применяя их, создают группы с селективностью срабатывания
Упрощают задачу таблицы селективности, которые производители прилагают к своим изделиям. Применяя их, создают группы с селективностью срабатывания
Буква «Т» в таблице обозначает полную селективность пары аппаратов, а число — частичную. Когда ожидаемая пограничная величина тока КЗ меньше, чем число, указанное в таблице, избирательность будет обеспечена
Чтобы проверить избирательность между автоматом выше- и нижестоящим, находят скрещение вертикали и горизонтали. Обеспечение селективности — очень важная задача при питании потребителей, относящихся к особой категории.
При ее отсутствии может произойти остановка производственного процесса, повреждение линий, отключение систем кондиционирования, дымоудаления и других.
Что такое селективность защиты?
Селективность — это свойства автоматической защиты работать поочередно. Представьте длинную линию электропередач, в случае аварийной ситуации, короткого замыкания например, первым должен сработать самый близкий к месту аварии аппарат защиты. На примере квартиры это выглядит следующим образом. Вы засунули два гвоздя в розетку и сверху накинули третий — происходит короткое замыкание. Первым должен сработать автомат в щитке защищающий именно эту линию с розеткой, далее общий автомат на ваш щиток, а уж потом большой вводной автомат или вставки на ВРУ дома.
Использование характеристики «В» в бытовом электромонтаже
Некоторые электрики для обеспечения селективности рекомендуют ставить автоматы с характеристикой «В». Их ход мысли следующий: если поместить на одну линию два автомата с разными характеристиками («С» и «В»), но одинакового номинала, например, 16 А, то по логике вещей первым должен отключиться автомат «B». На практике это не совсем так.
Для начала сравним цены на автоматы с разными характеристиками:
- Выключатель автоматический однополюсный 16 А C ВА47-29 4,5 кА 103 рубля.
- Выключатель автоматический однополюсный 16 А В ВА47-29 4,5 кА 108 рублей.
Разница в стоимости не сильно заметна, возьмем что-то поприличнее:
- Выключатель автоматический однополюсный 16 А С S201 6 кА (S201 C16) 314 рублей.
- Выключатель автоматический однополюсный 16 А В S201 6 кА (S201 B16) 373 рублей.
Разница уже существеннее, и чем дороже модульное оборудование, тем заметнее становится разница. Это связано с количеством выпускаемой продукции. Посмотрите выше по тексту, я приводил типичное использование для характеристики «С» — смешанная бытовая нагрузка. Именно поэтому автоматов «С» производится в разы больше, чем остальных характеристик, что и влияет на конечную цену.
Вернемся к практическому смыслу монтажа автоматов «В» для обеспечения селективности. Графики рабочих режимов отлично показывает картинка.
В верхней части графики фактически превращаются в точку (ну, по идее должны превращаться, тут немного некорректно показано). Это зона работы тепловой защиты, жесткость биметаллической пластины настраивается винтиком внутри автомата, сами понимаете, обеспечить ей селективность в столь узком диапазоне значений просто винтом очень трудно.
В нижней части графика показана работа автомата от сверх токов, все верно, гарантированное отключение автомата 500 % для «В» и 1000 % для «С» от номинального переменного значения тока. Запомним что значения 1000 % и 500 % — это гарантированные цифры отключения
Однако если обратить внимание, между автоматами есть зона, где характеристики соприкасаются и может оказаться так, что попадутся два автомата у которых эти характеристики очень схожи. Какой из автоматов тогда отключится первым — большой вопрос. Я уже упоминал что наиболее корректная работа автоматов достигается за счет проверки (прогруза, испытания) их на соответствие характеристикам — точного определения тока и времени срабатывания
Поэтому если вы не производите испытание модульной аппаратуры до монтажа, все попытки обеспечить селективность только за счет буковки на этикетке просто смешны
Я уже упоминал что наиболее корректная работа автоматов достигается за счет проверки (прогруза, испытания) их на соответствие характеристикам — точного определения тока и времени срабатывания. Поэтому если вы не производите испытание модульной аппаратуры до монтажа, все попытки обеспечить селективность только за счет буковки на этикетке просто смешны.
Предлагаю в бытовых условиях, без испытаний, не включать в схемы модульную аппаратуру отличную от характеристики «С», это только сэкономит деньги клиентов.
Виды защиты
Временная
В цепь подключается ряда автоматов, обладающих различной выдержкой по времени, но идентичными токовыми параметрами. В итоге приборы подстраховывают один другого от ближайшего к неисправной зоне до наиболее удаленного устройства. К примеру, сработка ближайшего произойдет спустя 0,02 с, последующего — через 0,5 с, последнего, если не произойдет сработки предыдущих- спустя 1 с.
Принципиальная схема для выбора автоматических выключателей и УЗО по времени срабатывания
Про типы УЗО и его подключение подробно описано в статьях:
- Какие типы УЗО существуют и в чем их различие?
- Как правильно подключить УЗО? Схема подключения
По току
Принцип работы такого типа селективности одинаков с предыдущим, за исключением выдержки, происходящей по значению тока, а не по скорости сработки. Например, выключатели установлены на вводе 25А, затем на 16А, а после — на 10А. Срок сработки у всех приборов может быть равным.
Принципиальна схема подбора автоматических выключателей и УЗО по току срабатывания
По зонам
При определении нарушения диапазона тока сработка прибора позволяет с наиболее возможной точностью выявить аварийную зону и прекратить ее питание.
Принцип логики
Такой тип селективности в сети организуется обмен данными между подключенными к сети по последовательной схеме защитными приборами со значительным количеством порогов избирательности. При этом появляется возможность изменения задержки срока срабатывания любой из защит.
Принцип действия схемы логической селективности позволяет выбрать требуемый отключающий автомат
В итоге происходит сработка именно тех защитных приборов, которые располагаются близко от поставщиков электропитания, а близкие к оборудованию не подключаются. Это позволяет сделать выбор в пользу автомата, отключающего подачу аварийного тока.
По направленности
Включение приборов защиты осуществляется по очереди, формируемой направленностью тока. С помощью вектора напряжения задается некая точка, по отношению к которой сам вектор обладает фазовым сдвигом. Реле при этом реагирует и на напряжение, и на поступающий ток. Подлежащая защите цепь приспосабливается к размещению как в отключаемой зоне, так и на участке, на котором не производится отключение.
Включение устройств УЗО и выключателей, реализуемое по принципу направленности селективной защиты
При возникновении короткого замыкания в точке 1 устройство защиты D1 и выключатель, управляющийся им, среагируют, и будет произведено отключение. Сработки других приборов в этом случае не осуществится.
При возникновении короткого замыкания во 2-й точке обе защиты и выключатель не сработают.
Преимуществом такой схемы можно назвать простоту устройства. К недостатку следует отнести необходимость установки вспомогательного оборудования — трансформаторов напряжения, требующихся для выявления направленности тока.
По принципу дифференцирования
Такой тип селективности свойственен цепям с подключением мощных потребителей.
Отступления параметров токов по фазе и амплитуде в пунктах А и В будут определяться как аварийные. При нештатном событии за границами зоны АВ не фиксируются. Защита сработает при условии превышения величиной тока IA величины тока IB. Для реализации такого принципа требуется установка трансформаторов тока особых типов, позволяющих выстроить надежную защиту от процессов, оказывающих воздействие на сработку приборов:
- намагничивающего тока трансформатора;
- насыщения датчиков тока и образующегося тока погрешности;
- емкостного элемента тока ЛЭП.
Принцип селективной дифференциальной защиты при подключении оборудования со значительной мощностью
Преимуществами такого метода являются:
- высокий уровень чувствительности;
- высокая скорость отключения в защищаемой зоне.
К минусам относятся:
- немалая стоимость;
- повышенные требования к сотрудникам, получивших доступ к работе с защитой;
- необходимость обустройства наибольшей токовой защиты при возникновении нештатных событий.
Пуэ селективность автоматических выключателей
» Разное » Пуэ селективность автоматических выключателей
instrument.guru > Электричество > Принцип работы селективности автоматических выключателей
Селективность в области электрики является одним из основополагающих понятий. Она представляет собой защиту электрических устройств от поломок или каких-либо отклонений в работе. С помощью данной функции автоматы работают дольше, повышается уровень безопасности.
- Что такое селективность в области электрики?
- Типы селективности электрических приборов
- Таблица селективности
- Расчёт селективности
- Карта селективности
- Селективность автоматов ПУЭ
- Принцип селективности для выбора выключателей
Что такое селективность в области электрики?
Селективность или избирательность – особенность релейной защиты, которая определяется умением находить неисправный элемент всей электрической системы и выключать именно его. Защита может быть двух видов: абсолютная и относительная, в зависимости от отключения участков. В первом случае более точно срабатывают предохранители на том участке, где произошло замыкание или поломка. Второй тип селективности заставляет отключаться автоматы, которые находятся выше, если защита других не вступила в действие по каким-либо причинам.
Типы селективности электрических приборов
Классификацию защиты электрических устройств можно представить в различии схем подключения:
- Полная. Если несколько приборов подключены последовательно, то на неисправность быстрее реагирует тот, что находится ближе к зоне аварии.
- Частичная. Принцип действия селективности автоматов аналогичен с полной, но существует ограничение величины тока.
- Временная. Такого рода избирательность предполагает разное время выдержки автоматов с одинаковыми характеристиками на срабатывание в случае поломки. Эта защита предназначена для того, чтобы подстраховать автоматы по скорости выключения. Например: первый начинает действовать спустя 0,2 сек, второй – 0,4 сек и т. д.
- Токовая. Принцип работы селективности тот же, что и у временной, но в этом случае параметром выступает максимальная токовая отметка. Выставляются определённые значения в порядке убывания от источника питания до объекта нагрузки. Например, при вводе 28 А., к розеткам 18 А и 12 – к свету.
- Времятоковая. Одна из самых сложных систем по защите от неисправностей. Аппараты подразделяются на четыре различные группы: A, B, C и D, каждая из которых реагирует на ток. В этом случае сложно составить схему защиты автоматических выключателей при коротком замыкании. Наиболее эффективна защита будет при первой группе А. Её используют в основном для электронных цепей. Наибольшую популярность и распространённость получили аппараты типа С, однако следует серьёзно отнестись к их установке.
- Зонная. Этот способ защиты используется чаще всего в промышленности, так как он является дорогостоящим и довольно сложным. За работой электрической сети следят специальные приборы. При достижении установленного значения все данные передаются в центр контроля, где выбирается аппарат для выключения. Селективность этого вида предполагает наличие специальных электронных расцепителей. Они действуют следующим образом: при обнаружении какого-либо нарушения аппарат, расположенный ниже, подаёт сигнал другому автомату, который находится выше. Если в течение 1 секунды не сработает первое устройство, включится второе.
- Энергетическая. Здесь автоматы действуют очень быстро, благодаря чему ток короткого замыкания не успевает достичь максимального значения.
Таблица селективности
Защита автоматических выключателей исправно работает обычно при маленьких перегрузках. При коротком замыкании сформировать селективность намного тяжелей. Для таких целей существует таблица селективности, которая позволяет генерировать связки с избирательностью вступления в действие. Один расчёт предназначен для одного вида аппарата. Ниже представлен пример такой таблицы, который также можно найти на интернет-сайтах производителей автоматов.
Расчёт селективности
Чаще всего защитными устройствами выступают обыкновенные автоматические выключатели. Их селективность обеспечивается с помощью верного выбора и настроек параметров. Принцип работы таких выключателей обусловлен выполнением следующего условия:
- Iс.о.послед ≥ Kн.о.* I к.пред., где: — Iс.о.послед — ток, при котором вступает в действие защита;
- — I к.пред. — ток короткого замыкания в конце зоны действия защиты;
- — Kн.о. — коэффициент надёжности, зависящий от параметров.
Принцип логики
Для выполнения схем, использующих такой принцип, необходимы цифровые реле. Между собой реле соединяются линией «витая пара», кабелем ВОЛС или через телефонную линию (с использованием модема). С помощью таких линий приём (передача) информации осуществляется на диспетчерский пульт с разных объектов и между самими реле.
Принцип логики в радиальной сети
На приведённой Картинке 9, пояснён принцип работы логики. В каждом из 4-х цифровых реле применяется уставка по току, равная самой последней чувствительной ступени. Такая ступень имеет время срабатывания 0,2 с. Логическая селективность подразумевает возможность блокировки реле сигналом ЛО (логического ожидания). Такой сигнал подаётся по каналу от предыдущего реле защиты. Каждое из реле может передавать такие сигналы транзитом.
Как видно из рисунка, при КЗ в точке К1 все остальные реле, от сигнала ЛО, поданного реле К1, подвергнутся ожиданию. Реле К1 сработает и выполнит отключение. При КЗ в точке 2 аналогичным образом сработает реле К4.
Такие схемы построения логического управления требовательны к надёжности линий связи между элементами.
Особенности перегрузок
- Ток перегруза — параметр, который незначительно отличается от номинального тока. Он может иметь кратковременный характер, поэтому в мгновенном отключении нет нужды — процесс происходит с задержкой. Для каждой цепи может устанавливаться свой допустимый параметр перегрузки (иногда их несколько).
- Ток КЗ — параметр, который в десятки, а то и в сотни раз превышает номинальный ток. Как следствие, расцепитель автомата быстро диагностирует КЗ и производит отключение. Важный момент — время отключение, которое должно быть минимальным (как правило, оно исчисляются долями секунд). Чем быстрей отключится поврежденный участок, тем ниже риски повреждения проводов и электроприемников.
Основные определения
Определение селективности приведено в ГОСТ IEC 60947-1-2014 «Аппаратура распределения и управления низковольтная – Часть 1. Общие правила.»
«Селективность по сверхтокам (2.5.23)
Координация рабочих характеристик двух или нескольких устройств для защиты от сверхтоков с таким расчетом, чтобы в случае возникновения сверхтоков в пределах указанного диапазона срабатывало только устройство, предназначенное для оперирования в данном диапазоне, а прочие не срабатывали”, при этом под сверхтоком понимается ток с более высоким значением, чем номинальный ток, вызванный любой причиной (перегрузка, короткое замыкание и т.д.). Таким образом, существует селективность между двумя последовательными автоматическими выключателями в отношении сверхтока, который протекает через оба выключателя, причем автоматический выключатель со стороны нагрузки размыкается, обеспечивая защиту цепи, а автоматический выключатель со стороны питания остается замкнутым, обеспечивая подачу питания остальной части установки. Определения полной и частичной селективности, с другой стороны, приведено в ГОСТ Р 50030.2-2010 «Аппаратура распределения и управления низковольтная – Часть 2. Автоматические выключатели.»
«Полная селективность (2.17.2)
Селективность по сверхтокам, когда при последовательном соединении двух аппаратов защиты от сверхтоков аппарат со стороны нагрузки осуществляет защиту без срабатывания второго защитного аппарата.»
«Частичная селективность (2.17.3)
Селективность по сверхтокам, когда при последовательном соединении двух аппаратов защиты от сверхтоков аппарат со стороны нагрузки осуществляет защиту до определенного уровня сверхтока без срабатывания второго защитного аппарата.”
Можно говорить о полной селективности, когда обеспечивается селективность для любого значения сверхтока, возможного в установке. О полной селективности между двумя автоматическими выключателями говорят, когда обеспечивается селективность до меньшего из значений Icu двух автоматических выключателей, так как максимальный ожидаемый ток короткого замыкания (КЗ) установки в любом случае будет ниже или равным наименьшему значению Icu двух автоматических выключателей.
О частичной селективности говорят, когда обеспечивается селективность только до определенного значения тока Is (предельный ток селективности). Если ток превышает это значение, то селективность между двумя автоматическими выключателями более не может быть обеспечена.
О частичной селективности между двумя автоматическими выключателями говорят, когда обеспечивается селективность до определенного значения Is, которое ниже значений Icu двух автоматических выключателей. Если максимальный ожидаемый ток КЗ установки ниже или равен току селективности Is, говорят о полной селективности.
Пример
Рассматриваются следующие два автоматических выключателя:
- На стороне питания XT4N250 TMA100 (Icu=36 кА);
- На стороне нагрузки S200M C40 (Icu=15 кА).
Из “Таблиц координации аппаратов защиты и управления” видно, что обеспечивается полная селективность (Т) между двумя автоматическими выключателями. Это означает, что обеспечивается селективность до 15 кА, т.е. меньшего из двух значений Icu.
Очевидно, что максимальный ожидаемый ток К3 в месте установки автоматического выключателя S200M C40 будет меньше или равным 15кА.
Теперь рассматриваются следующие два автоматических выключателя:
- На стороне питания XT4N250 TMA80 (Icu=36 кА);
- На стороне нагрузки S200M C40 (Icu=15 кА).
Из «Таблиц координации аппаратов защиты и управления» видно, что селективность между двумя автоматическими выключателями составляет Is=6.5 кА.
Это означает, что если максимальный ожидаемый ток КЗ на стороне нагрузки автоматического выключателя S200M C40 меньше 6.5 кА, то будет обеспечена полная селективность, а если ток КЗ имеет более высокое значение, то будет обеспечиваться частичная селективность, т.е. только для КЗ с током меньше 6.5 кА, тогда как для КЗ с током между 6,5 и 15 кА несрабатывание автоматического выключателя стороны питания не обеспечивается.
Принцип селективности для выбора выключателей
При проведении электрики в доме необходимо учитывать тот факт, что ток может причинить большой вред. Во избежание неприятных последствий устанавливают предохранители или автоматические выключатели. Принцип селективности позволяет надёжно использовать электрическую сеть благодаря правильному выбору автоматов.
Для абсолютно любой схемы выявляется определённая система защиты, которая разделяют проводку на определённые участки, именуемые электрическими цепями. Поломка может возникнуть внутри приёмника, генератора или же проводов. Каждая неисправность требует особенного технического решения, благодаря которому можно быстро и эффективно найти и исправить повреждение.
Принцип селективности призван определять правила установки и совместимости защит. Он обеспечивает:
- безопасность электрики и людей;
- автоматическое выявление зоны поломки и её устранение;
- снабжение электрическим током все участки, расположенные рядом с повреждённым;
- поддержание качества электроэнергии.
Обобщая все вышесказанное, можно отметить, что избирательность защитных устройств, в том числе и автоматических выключателей, необходимо всегда учитывать при установке электрической проводки для безопасного и наиболее надёжного использования.
Принцип действия
Схема внутреннего устройства селективного автоматического выключателя
Появление селективного автоматического выключателя изначально планировалось, как выпуск устройства защиты, имеющего наилучшие характеристики с точки зрения выполнения функций вводного устройства защиты. Выше было отмечено, что это подразумевает обеспечение полной селективности. Это означает селективность между вводным и отходящими автоматическими выключателями во всём диапазоне токов короткого замыкания (вплоть до отключающей способности нижестоящего автомата) и при любых номинальных токах вводного автомата не меньше номинальных токов отходящего.
Такая функциональность обеспечивается конструкцией селективного автоматического выключателя (приведена на рисунке). На схеме видны два токовых пути. Один из них основной, имеющий те же элементы, что и обычный автоматический выключатель: электромагнитную катушку (мгновенный расцепитель), биметалл (расцепитель перегрузки) и блок основных контактов. Дополнительный токовый путь также имеет контакты. Помимо этого можно отметить наличие селективного биметалла. Рассмотрим процессы, происходящие внутри селективного автоматического выключателя в случае аварии.
Представим систему, в которой в качестве вводного устройства защиты используется селективный автоматический выключатель, а в качестве нижестоящего устройства защиты — миниатюрный автоматический выключатель. Возможны два случая. Первый — авария (короткое замыкание) происходит в нагрузке (за отходящим автоматом). Второй — авария происходит между вводным и отходящим автоматами.
В первом случае в момент короткого замыкания отработают расцепители миниатюрного автоматического выключателя и основного токового пути селективного автоматического выключателя. Однако, при этом ток продолжит протекать в дополнительном токовом пути вводного автомата. Поскольку авария устранена, пружина снова замкнет блок основных контактов. Таким образом обеспечивается непрерывное протекание тока и бесперебойность питания нагрузок, то есть селективность.
Во втором случае в момент аварии также разомкнутся основные контакты селективного автоматического выключателя. Далее, поскольку авария продолжит существовать, селективный биметалл также разомкнет контакты и дополнительном токовом пути, при этом заблокировав пружину и не позволив ей замкнуть основные контакты. Таким образом, разомкнутыми остаются и основной, и дополнительный токовый пути, тем самым обеспечивая защиту от короткого замыкания.
В итоге можно отметить, что селективный автоматический выключатель и обеспечивает селективность, и защищает от токов короткого замыкания.
Требования к аппаратам защиты
3.1.3. Аппараты защиты по своей отключающей способности должны соответствовать максимальному значению тока КЗ в начале защищаемого участка электрической сети (см. также гл. 1.4).
Допускается установка аппаратов защиты, нестойких к максимальным значениям тока КЗ, а также выбранных по значению одноразовой предельной коммутационной способности, если защищающий их групповой аппарат или ближайший аппарат, расположенный по направлению к источнику питания, обеспечивает мгновенное отключение тока КЗ, для чего необходимо, чтобы ток уставки мгновенно действующего расцепителя (отсечки) указанных аппаратов был меньше тока одноразовой коммутационной способности каждого из группы нестойких аппаратов, и если такое неселективное отключение всей группы аппаратов не грозит аварией, порчей дорогостоящего оборудования и материалов или расстройством сложного технологического процесса.
3.1.4. Номинальные токи плавких вставок предохранителей и токи уставок автоматических выключателей, служащих для защиты отдельных участков сети, во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков или по номинальным токам электроприемников, но таким образом, чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках (пусковые токи, пики технологических нагрузок, токи при самозапуске и т. п.).
3.1.5. В качестве аппаратов защиты должны применяться автоматические выключатели или предохранители. Для обеспечения требований быстродействия, чувствительности или селективности допускается при необходимости применение устройств защиты с использованием выносных реле (реле косвенного действия).
3.1.6. Автоматические выключатели и предохранители пробочного типа должны присоединяться к сети так, чтобы при вывинченной пробке предохранителя (автоматического выключателя) винтовая гильза предохранителя (автоматического выключателя) оставалась без напряжения. При одностороннем питании присоединение питающего проводника (кабеля или провода) к аппарату защиты должно выполняться, как правило, к неподвижным контактам.
3.1.7. Каждый аппарат защиты должен иметь надпись, указывающую значения номинального тока аппарата, уставки расцепителя и номинального тока плавкой вставки, требующиеся для защищаемой им сети. Надписи рекомендуется наносить на аппарате или схеме, расположенной вблизи места установки аппаратов защиты.