Каква е селективността на автоматичните прекъсвачи + принципи на изчисляване на селективността

Основни функции

Основните задачи на селективната защита са да осигури безотказна работа на електрическата система и да предотврати изгаряне на механизмите в случай на заплаха. Единственото предварително условие за правилното функциониране на този тип защита е съгласуваността на защитните устройства.

При възникване на аварийна ситуация повреденият участък незабавно се разпознава от селективната защита и се изключва. Дефектните участъци продължават да работят, а на изключените не се пречи по никакъв начин. Селективността значително намалява натоварването на електрическата система.

Основният принцип на този тип защита е да се оборудват прекъсвачи с номинален ток, който е по-нисък от този на входящия уред. Заедно те могат да надвишават номиналната стойност на груповия прекъсвач, но никога поотделно. Например, ако е инсталирано входно устройство с номинален ток 50 А, следващото устройство не трябва да има номинален ток, по-висок от 40 А. Винаги първо ще се задейства устройството, което е най-близо до повредата.

Следователно основните функции на системата за селективна защита са да

• Осигуряване на безопасността на електрическите уреди и работниците;
• бързо откриване и изключване на частта от електрическата система, в която е възникнала повредата (без да се прекъсва работата на работните зони);
• Намаляване на негативните последици за работните части на електрическото оборудване;
• Намаляване на натоварването на механизмите на компонентите, предотвратяване на повреди в зоната на повредата;
• гаранция за непрекъснат работен процес и постоянно високо ниво на захранване.
• подкрепа за оптималната работа на дадена инсталация.

Таблици за селективност

Селективната защита работи основно при превишаване на номиналната стойност In на прекъсвача, т.е. при малки претоварвания. При късите съединения това е много по-трудно постижимо. За тази цел производителите продават продукти с таблици за селективност, които могат да се използват за създаване на снопове със селективно задействане. Тук е възможно да се изберат групи апарати само от един производител. Таблиците за селективност са показани по-долу и могат да бъдат намерени на уебсайтовете на компаниите.

За да се провери селективността между апаратите нагоре и надолу по веригата, се намира пресечната точка на реда и колоната, където "Т" означава обща селективност, а числото - частична селективност (ако токът на повредата е по-малък от стойността, посочена в таблицата).

Релейна защита - изисквания

Релейната защита трябва да отговаря на редица изисквания, които включват следните принципи: принцип на селективност, чувствителност, надеждност, скорост на работа. Устройството трябва да следи работата на електрическите устройства, да реагира своевременно в случай на нарушаване на зададения режим, да изключва незабавно повредения участък от веригата, като същевременно сигнализира на обслужващия персонал за аварийната ситуация.

Бързо време за реакция на релейна защита

Времето за задействане зависи от това изискване, както и от защитата на уреда. Колкото по-рано се задейства защитното реле, толкова по-рано се предпазва електрическата инсталация от повреди. Поради тази причина всички електрически апарати трябва да бъдат оборудвани с релейна защита. Времето за задействане е между 0,01 и 0,1 секунди.

Казано на прост език, това е скоростта, с която защитното реле трябва да открие и деактивира дефектните компоненти. Коефициентът на бързо сработване е продължителността на времето, което започва от момента на възникване на повредата до изключването на повредения компонент от мрежата.

Ускоряването на изключването на повредата съкращава времето, през което товарът работи при намалено напрежение, като по този начин намалява степента на повреда на повредения компонент. Вследствие на това времето за реакция за мрежа 500 kV трябва да бъде 20 ms, а за мрежа 750 kV - поне 15 ms.

Чувствителност на релейната защита

Това изискване трябва да гарантира защитата на електрическото оборудване дори при минимални стойности. Тоест това е чувствителността на релето към видовете неизправности, за които е предназначено.

Коефициентът на чувствителност е отношението на минималната стойност на стойността, генерирана от повредата, към зададената стойност.

Селективност на релейната защита

Принципът е, че в случай на късо съединение се изключва само участъкът от веригата, в който е възникнала ситуацията. Цялото останало електрическо оборудване остава в изправност.

Селективността се разделя на абсолютна и относителна. Абсолютната селективност се прилага само за частта от веригата, в която тя има функция. Всички видове диференциална защита се прилагат за абсолютната селективност. Относителната селективност действа по цялата електропроводна линия, като изключва напрежението не само в собствения си участък, но и в съседните участъци. Тази селективност включва защита от разстояние и защита от свръхток.

Принципът на логиката

Във веригите, които използват този принцип, са необходими цифрови релета. Релетата се свързват помежду си чрез кабел с усукана двойка, оптичен кабел или чрез телефонна линия (с помощта на модем). Тези линии се използват за получаване (предаване) на информация към контролната зала от различни обекти и между самите релета.

Принцип на логиката в радиална мрежа

Фигура 9 по-горе обяснява логическия принцип. Всяко от 4-те цифрови релета прилага зададена стойност на тока, равна на последното чувствително стъпало. Този етап има време за реакция от 0,2 сек. Логическата селективност означава, че релето може да бъде блокирано от сигнала LO (логическо изчакване). Този сигнал се предава по канала от предишното реле за защита. Всяко от релетата може да предава такива сигнали по време на движение.

Както се вижда от фигурата, късо съединение в K1 ще накара всички останали релета да изчакат сигнала LO от релето K1. Релето K1 ще се задейства и ще се задейства. По време на късо съединение в точка 2 релето K4 ще се задейства по същия начин.

Тези схеми за логическо управление са взискателни към надеждността на комуникационните линии между елементите.

Прекъсвачи със закъснение

Автоматичните прекъсвачи, които са оборудвани с механизъм за определяне на времето на задействане независимо от стойността на тока, се наричат селективни автоматични прекъсвачи. Съответно прекъсвачите, които не притежават това качество, се наричат неселективни. Нека разгледаме селективността и защо е необходима.

Селективността е едно от основните качества, които трябва да притежава защитата. Селективността се състои в необходимото и достатъчно количество защитно изключване на повредения участък от мрежата. Това означава, че в случай на повреда на оборудването (напр. късо съединение) защитата трябва да работи така, че да се задейства само повреденият участък от веригата. Цялото останало оборудване трябва да остане в експлоатация, доколкото е възможно. Забавянето на времето на прекъсвача е свързано с това, както е показано в пример.

Да предположим, че има прекъсвач "1" на входящата секция 0,4 kV. От тази секция се захранват няколко изходящи линии чрез линейни прекъсвачи. Да предположим, че прекъсвач "2" е монтиран на една от изходящите линии.

Сега да предположим, че в самото начало на тази линия възникне късо съединение. Кой прекъсвач трябва да бъде задействан от защитите, за да се изолира само повредената секция? Разбира се, "2". Но токът на късо съединение в тази ситуация преминава през два прекъсвача - "1" и "2" (късото съединение се подава от източника през входния прекъсвач "1"). Как е възможно да се гарантира, че ще се задейства само прекъсвач "2", тъй като стойността на тока, протичащ през тези прекъсвачи, е почти еднаква. Тук се появява възможността за задаване на изкуствено забавяне на времето за задействане на прекъсвача "1". В този случай защитата просто няма време да се задейства, защото прекъсвачът на линията "2" ще задейства тока на късо съединение без времево забавяне.

Следващия:

• Какви видове пренапрежения се предлагат и къде се използват?
• Преглед на регулаторите на напрежение PH-111, PH-111M, UZM-16.
• По-добри ли са или не инверторните регулатори на напрежение от други подобни устройства?

Методи за изграждане и видове системи за селективна защита

Основните методи и видове системи за селективна защита се разграничават въз основа на изброените принципи.

Селективност на тока

Прекъсвачи с различни прагове на отчитане на тока се включват последователно в мрежата.

Принцип на селективност на тока

Пример за това е конвенционална мрежа на апартамент или фамилна къща с прекъсвач 25 А в главния разпределител, последван от междинен 16 А. За осветителни тела или домакински уреди с отделна линия се монтират прекъсвачи с граница на изключване 10 А. Времевите и други прагове на задействане на тези прекъсвачи могат да бъдат еднакви или различни в зависимост от естеството на товара.

Настояща схема за селективна защита

Селективност на защитата с времево закъснение

В този случай защитата се основава на същия принцип като при токовата защита, с тази разлика, че времето за задействане на прекъсвачите при достигане на прага на тока е решаващият параметър за селективността.

Схема на селективна защита във времето

В разпределителното табло се използва прекъсвач с интервал на задействане 1 секунда, междинен прекъсвач с интервал на задействане 0,5 секунди и прекъсвачи с интервал на задействане 0,1 секунди преди самия товар.

• Защитата по ток и време е комбинация от елементи, отчитащи праговете на задействане по ток и време, на практика комбиниран избор на изброените по-горе параметри;
• Зонална защита - когато принципът на селективната защита се прилага за един участък от веригата;

Пример за схема за защита на зона

Логическият принцип на селективната защита включва процесор, който получава сигнали от всички защитни елементи, свързани последователно в една верига. Въз основа на тези данни устройството взема решение и изпраща сигнал за изключване на защитния елемент в участъка, в който е превишен един от праговете на наблюдаваните параметри;

Схема за селективна защита, основана на логическия принцип

Селективност по посока - когато защитните елементи са поставени последователно по посока на тока, фазовото изместване на вектора на напрежението формира точката на посоката на вектора на напрежението. По този начин релето реагира на промени в напрежението и посоката на тока не само в зоната на инсталиране на защитата, но и по цялата верига от захранването.

Ако на първата линия възникне късо съединение, тя ще бъде изключена, докато втората линия ще продължи да работи, и обратно, ако на втората линия възникне повреда, първата линия няма да бъде изключена. Недостатъкът на този метод е, че в допълнение към прекъсвачите трябва да се инсталират трансформатори на напрежение на всяка фаза на линията.

Диференциалният принцип на селективната защита

Този метод се използва във вериги, в които е свързан товар, консумиращ голям ток. Токовете се контролират от трансформатори на напрежение само в участъка А-В. Действителните процеси се наблюдават в късия участък на веригата, където е свързан товарът, и ако праговете са надвишени, конкретното оборудване се изключва, без да се засягат другите участъци.

Схема за диференциална защита

Предимството на този метод е неговата висока скорост и чувствителност към промени в параметрите; недостатъкът е високата цена на оборудването.

Всички горепосочени методи за селективна защита могат да решат редица проблеми в работата на електрическите вериги:

• Поддържане на работоспособността на изправните участъци при възникване на повреда в съседни участъци;
• Автоматично откриване на местоположението на повредата и изключване от работната мрежа;
• За да се гарантира безопасността на обслужващия персонал.

При конструирането на селективна защита трябва да се спазват основните принципи; всички елементи трябва да бъдат настроени на едно и също напрежение, а в контролните точки трябва да се отчитат най-малките и най-големите стойности на параметрите на късо съединение.

Видове диаграми на селективно свързване

Съществуват няколко вида защитно оборудване по отношение на селективността. Те включват следните видове защита:

• пълен;
• частично;
• ток;
• временен;
• текущо време;
• енергийни.

На всяка от тях е необходимо да се спрем поотделно.

Пълна и частична защита

Този тип защита на веригата предполага, че апаратите са свързани последователно. Ако възникне свръхток, ще се задейства прекъсвачът, който е най-близо до повредата.

Важно: Частичната селективна защита се различава от пълната селективност по това, че задейства само до зададената стойност на свръхтока.

Селективност на типа ток

Чрез подреждане на текущите стойности от източника към товара в низходящ ред се постига селективност на тока. Основният показател тук е праговата стойност на текущия пикап.

Например, като се започне от източника или входа, прекъсвачите се настройват в следната последователност: 25A, 16A, 10A. Всички прекъсвачи могат да имат едно и също време на задействане.

Важно! Между кутиите с предпазители трябва да има високо съпротивление на веригата. Тогава те ще имат ефективна селективност. Увеличете съпротивлението чрез удължаване на линията, поставяне на участъци с по-малък диаметър на проводника или поставяне на трансформаторна намотка

Увеличете съпротивлението, като увеличите дължината на линията, като използвате проводници с по-малък диаметър или като поставите трансформаторна намотка.

Селективност на тока

Селективност по време и време

Какво представлява селективната защита във времето? Особеност на този тип устройство на релейна защита е, че то се основава на времената на задействане на всеки защитен елемент. Прекъсвачите са с еднакъв номинален ток, но с различно време на задействане. Времето за задействане се увеличава с отдалечаването от товара. Например най-близкият от тях е проектиран да се задейства след 0,2 сек. Ако той се повреди след 0,5 сек, вторият трябва да се задейства след 0,5 сек. Действието на третия на третия прекъсвач се изчислява след 1 секунда в случай на отказ на първите две.

Селективност по време

Селективността по време се счита за много сложна. За да го организирате, е необходимо да изберете устройства на групи: A, B, C, D. Група А има най-висока степен на защита (използва се в електрически вериги). Всяка от тези групи има индивидуална реакция спрямо стойността на електрическия ток и времезакъснението.

Енергийна селективност на прекъсвачите

Тази защита се дължи на свойствата на прекъсвачите, определени от производителя. Бързо изключване - преди токовете на късо съединение да са достигнали своя максимум. Тя се измерва в милисекунди, а такава селективност е много трудно да се постигне.

Селективност на енергията

Какво е селективност на зоната

Определянето на този обхват на селективната защита на мрежата се дължи на особеностите на нейната конструкция. Той е доста скъп и сложен. Обработката на сигналите от всеки прекъсвач определя зоната на повреда и изключването се извършва само в тази зона.

Информация. За настройката на тази защита е необходимо допълнително захранване. Сигналът от всеки прекъсвач се предава в контролен център. Изключването се извършва от електронни устройства за изключване.

Такива схеми се използват най-добре в промишлени предприятия, където са налице високи токове на късо съединение и високи работни токове.

Пример и графика за селективност на зоната

Цел и основни задачи на селективната защита

Безопасната експлоатация и стабилната работа на електрическите инсталации са задачите, които се възлагат на селективната защита. Той незабавно идентифицира и прекъсва повредената зона, без да прекъсва захранването на функционалните зони. Селективността намалява натоварването на инсталацията и намалява последствията от къси съединения.

Когато прекъсвачите работят правилно, се удовлетворяват максималните изисквания, за да се осигури непрекъснато електрозахранване и, като следствие, процесът.

Когато прекъсвачът откаже в резултат на късо съединение, консуматорите ще бъдат снабдени с нормално захранване благодарение на селективността.

Правилото, което гласи, че стойността на тока, протичащ през всички автоматични прекъсвачи, инсталирани зад главния прекъсвач, е по-малка от показания ток на последния, е в основата на селективната защита.

Като цяло тези стойности могат да бъдат по-високи, но всяка отделна е задължително поне с една степен по-ниска от тази на главния прекъсвач. Например, ако в главното захранване е инсталиран 50-амперов прекъсвач, до него е инсталиран прекъсвач с номинален ток 40 А.

Прекъсвачът се състои от следните елементи: лост (1), винтови клеми (2), подвижни и неподвижни контакти (3, 4), биметална пластина (5), регулиращ винт (6), соленоид (7), дъгогасителна решетка (8), ключалка (9).

Използвайте лоста за включване и изключване на токовия вход към клемите. Контактите са свързани към клемите и са заключени. Подвижният контакт с пружина се използва за бързо отваряне, а свързването на веригата се осъществява чрез неподвижен контакт.

Освобождаването, ако токът превиши праговата си стойност, се постига чрез нагряване и огъване на биметалната пластина и соленоида.

Токовете на задействане се настройват с помощта на регулиращия винт. За да се предотврати образуването на дъга по време на отварянето на контакта, във веригата е интегрирана дъгогасителна мрежа. Има блокираща ключалка за заключване на корпуса на машината.

Селективността като характеристика на релейната защита е способността да се открие дефектен компонент на системата и да се прекъсне връзката му с активната част на електроенергийната система.

Ето една схема на разпределителното табло, която показва как се разпределя натоварването в апартамента. Преди да инсталирате прекъсвач, трябва да изчислите общата мощност на оборудването, което ще бъде свързано към него.

Селективността на прекъсвача е способността му да работи последователно. Ако този принцип бъде нарушен, както прекъсвачите, така и окабеляването ще бъдат горещи.

Това може да доведе до късо съединение на линията, изгаряне на стопяемите контакти и изолацията. Всичко това ще доведе до повреда на уредите и пожар.

Да предположим, че на дълъг електропровод възникне авария. Съгласно основното правило за селективност първо се задейства прекъсвачът, който е най-близо до повредата.

При възникване на късо съединение в контакт в стандартен апартамент защитата на линията, от която е част контактът, трябва да се задейства в разпределителното табло. Ако това не се случи, идва ред на прекъсвача на електрическата верига на таблото и едва след това на мрежовия прекъсвач.

Основни дефиниции

Определението за селективност е дадено в ГОСТ IEC 60947-1-2014 "Разпределителна и контролна апаратура за ниско напрежение - Част 1. Общи правила."

"Селективност при свръхток (2.5.23)

Съгласуване на работните характеристики на две или повече устройства за защита от свръхток, така че в случай на свръхтокове, възникващи в определен диапазон, да се задейства само устройството, предназначено да работи в този диапазон, а другите да не се задействат", където свръхток означава ток, по-голям от номиналния, поради някаква причина (претоварване, късо съединение и др.). По този начин се постига селективност между двата последователни прекъсвача по отношение на свръхтока, протичащ през двата прекъсвача, като прекъсвачът от страната на товара се отваря, осигурявайки защита на веригата, а прекъсвачът от страната на захранването остава затворен, осигурявайки захранване на останалата част от инсталацията. От друга страна, определенията за пълна и частична селективност са дадени в GOST R 50030.2-2010 "Разпределително и контролно оборудване за ниско напрежение - Част 2. Прекъсвачи."

"Пълна селективност" (2.17.2)

Селективност при свръхток Когато двата апарата за защита от свръхток са свързани последователно, апаратът от страната на товара защитава, без да задейства втория апарат за защита."

"Частична селективност" (2.17.3)

Селективност при свръхток, когато две устройства за защита от свръхток са свързани последователно, устройството от страната на товара защитава до определено ниво на свръхток, без да задейства второто устройство за защита.

Може да се каже, че пълната селективност е постигната, когато селективността е осигурена за всяка възможна стойност на свръхтока в инсталацията. Счита се, че пълна селективност между два прекъсвача е постигната, когато е осигурена селективност до по-ниската стойност на Icu на двата прекъсвача, тъй като максималният очакван ток на късо съединение (ток на повреда) на инсталацията във всеки случай ще бъде по-нисък или равен на най-ниската стойност на Icu на двата прекъсвача.

За частична селективност се говори, когато селективността е гарантирана само до определена стойност на тока Is (граничен ток на селективност). Ако токът превиши тази стойност, селективността между двата прекъсвача вече не може да бъде осигурена.

За частична селективност между двата прекъсвача се говори, когато селективността е до определена стойност на Is, която е по-ниска от стойностите на Icu на двата прекъсвача. Ако максималният очакван ток на късо съединение на инсталацията е по-малък или равен на селективността Is, се счита, че тя е напълно селективна.

Пример:

Разглеждат се следните два прекъсвача:

• От страна на захранването - XT4N250 TMA100 (Icu=36kA);
• От страната на товара - S200M C40 (Icu=15kA).

От "Таблиците за координация на апаратурата за защита и управление" се вижда, че е осигурена пълна селективност (T) между двата прекъсвача. Това означава, че е осигурена селективност до 15 kA, т.е. по-ниската от двете стойности на Icu.

Очевидно е, че максималният очакван ток K3 на мястото на прекъсвача S200M C40 ще бъде по-малък или равен на 15 kA.

Сега се разглеждат следните два прекъсвача:

• От страната на захранването XT4N250 TMA80 (Icu=36kA);
• От страната на товара S200M C40 (Icu=15kA).

От "Таблиците за координация на апаратурата за защита и управление" се вижда, че селективността между двата прекъсвача е Is=6,5kA.

Това означава, че ако максималният очакван ток на късо съединение от страната на товара на S200M C40 е по-малък от 6,5 kA, той ще осигури пълна селективност, а ако токът на късо съединение е по-голям, той ще осигури частична селективност, т.е. само за къси съединения под 6,5 kA, докато за къси съединения между 6,5 и 15 kA няма да бъде осигурено изключване на прекъсвача от страната на захранването.

Предимства на каскадирането

Ограничаването на тока дава предимства на всички вериги надолу по веригата, които се контролират от съответния прекъсвач за ограничаване на тока.

Този принцип не налага никакви допълнителни ограничения, т.е. токоограничаващите прекъсвачи могат да се монтират навсякъде в инсталацията, където веригите надолу по веригата не са достатъчно защитени.

Предимства:

• Опростяване на изчисленията на тока на късо съединение;
• по-широк избор на комутационни апарати и уреди надолу по веригата;
• Използване на комутационна апаратура и уреди, проектирани за по-леки условия на работа и следователно по-евтини;
• Спестяване на място, тъй като оборудването, предназначено за по-ниски токове, обикновено е по-компактно.

Определяне на селективността на прекъсвачите

Определението за "селективност" се отнася до защитния механизъм и безпроблемното функциониране на определени устройства, състоящи се от отделни части, свързани последователно. Често тези устройства са различни видове автоматични прекъсвачи, предпазители, RCD и др. Действието им предотвратява изгарянето на електрическите компоненти в случай на опасност.

Как изглежда устройството

Моля, обърнете внимание! Предимството на тази система е възможността да се изключват само необходимите участъци, докато останалата част от системата остава в експлоатация. Единственото условие е устройствата за защита да бъдат координирани помежду си.

Схема на система за защита на зони

Карта на селективността

От съществено значение е да се спомене картата на селективност, която ще ви е необходима "като въздух" за защита от свръхток. Самата карта представлява определена диаграма, начертана по осите, показваща всички комбинирани характеристики на времето и тока на инсталираните устройства. По-долу е даден пример:

Вече казахме, че всички защитни устройства трябва да бъдат свързани едно след друго. А картата показва характеристиките на тези конкретни уреди. Основните правила при изготвянето на картите са следните: защитните инсталации трябва да произхождат от едно напрежение; мащабът трябва да се избере така, че да се виждат всички гранични точки; трябва да се посочат не само защитните свойства, но и максималните и минималните стойности на късо съединение в проектните точки на схемата.

Струва си да се отбележи, че в днешната практика липсата на карти на селективност в проектите, особено при ниски напрежения, е твърдо залегнала. А това е нарушение на всички правила за проектиране, което в крайна сметка води до прекъсване на електрозахранването на потребителите.

Накрая ви препоръчваме да гледате полезно видео по темата: