Что такое селективность автоматических выключателей, принципы расчета селективности


Содержание страницы:

Селективность автоматических выключателей

Давайте разберемся, что такое селективность автоматических выключателей. При перегрузке или коротком замыкании в линии электросети должен сработать автоматический выключатель. При этом нам хочется, чтобы отключилась минимальная часть потребителей, а остальные продолжали работать. При правильно настроенной селективности, должен сработать только автомат аварийной линии, а групповой автомат должен остаться включенным. Таким образом, селективность автоматических выключателей — это такой подбор устройств в одной системе, при котором в случае аварийной ситуации на любом ее участке, отключение производилось одним автоматом, который отвечает только за данный участок, а другие автоматы при этом не срабатывали. Другими словами, селективность — согласование работы установленных последовательно защитных аппаратов таким образом, чтобы в случае перегрузки или короткого замыкания отключалась только та часть установки, в которой возникла неисправность.

Какая может быть селективность при защите, построенной на обычных модульных автоматических выключателях? Мы располагаем выбором номинального тока и характеристики срабатывания: B, C и D. Невелик выбор, но не у всех есть возможность даже этим набором располагать: автоматы типов B и D продаются далеко не во всех магазинах. Еще одна проблема — далеко не везде токи КЗ достигают величины, достаточной для срабатывания автоматов с характеристикой D. Если промышленные автоматы могут иметь фиксированную или регулируемую выдержку времени при срабатывании, то модульные автоматы такой роскоши не позволяют. Рассмотрим типичный пример щитка квартиры или небольшого дома:

Здесь мы видим общий вводной автомат на 25А с характеристикой срабатывания С, две отходящих линии на розетки, защищенных автоматами С16, и одну линию на освещение, защищенную автоматом В10. В зоне перегрузки обычно селективность соблюдается, а вот в зоне короткого замыкания не всё так просто. Ток срабатывания мгновенного расцепителя у автоматов типа В находится в пределах (3÷5)In, а у автоматов типа С в пределах (5÷10)In. Причем заранее неизвестно, какая будет кратность срабатывания у конкретного автомата.

Например, у одного выключателя с характеристикой С она может быть равна 5, у другого из этой же коробки — 8 или 10. Допустим, мгновенный расцепитель АВ0 срабатывает при 5In, АВ1 — при 5In, АВ2 — при 10Inа ток короткого замыкания в точках К2-К4 равен 150А. При замыкании в точке К2 ток будет достаточен для срабатывания как АВ1, так и АВ0, с точкой К4 ситуация аналогичная. Какой из двух автоматов сработает раньше, либо они сработают оба — неизвестно, как получится. При замыкании в точке К3 автомат АВ2 по отсечке вообще не сработает, АВ0 отключится раньше. То есть селективности при коротком замыкании у нас нет вообще.

При токе замыкания 100А ситуация будет получше, потому что мгновенный расцепитель АВ0 при этом токе не будет срабатывать. АВ1 и АВ3 сработают мгновенно, а вот более грубый АВ2 так же, как и АВ0 будет работать в зоне перегрузки. Обратимся к графику. Для АВ0 кратность тока равна 4, время срабатывания от 2 до 6 секунд. Для АВ2 кратность равна 6, время срабатывания от 1 до 3.5 секунд. Тоже есть вероятность того, что АВ0 сработает раньше. Тоже нет полной селективности.

Мы рассмотрели довольно малые токи короткого замыкания, которые обычно бывают в слабых, сильно перегруженных сетях, либо на отдаленных розетках, в удлинителях и т.п. Чаще они имеют более высокие значения, и при этом все автоматы работают в зоне отсечки. И какой из них сработает раньше, какой позже — это как повезет. Хороший вариант — поставить групповой автомат (АВ0 в нашем примере) с небольшой задержкой при срабатывании (полагаю, было бы достаточно 0.1-0.2с), но таких модульных автоматов в нашем ширпотребе нет. Может быть, если есть возможность, имеет смысл АВ0 взять с характеристикой D. А АВ1 и АВ2 подобрать так, чтобы кратность срабатывания была поближе к минимальной. Брать АВ0 более высокого номинала не стоит, так как он не будет уже выполнять функции подстраховки нижестоящих автоматов.

У модульных автоматических выключателей есть еще такой параметр, как класс токоограничения, который фактически отражает быстродействие электромагнитного расцепителя. Казалось бы — чем быстрей, тем лучше, но для селективности имеет смысл поставить групповой автомат с более медленным срабатыванием, чтобы при КЗ на какой-то отходящей линии он не срабатывал вместе с автоматом этой линии. Хотя нет гарантий того, что автомат с меньшим классом токоограничения сработает медленней автомата с более высоким классом. Вряд ли все производители придерживаются единых норм по этому параметру. Но если есть возможность поставить автомат с более высоким классом токоограничения на отходящую линию, то стоит так сделать.

При проектировании рассчитываются токи короткого замыкания в определенных точках электросети. На этих данных строится защита — так, чтобы при коротком замыкании или перегрузке в максимуме случаев срабатывал только один автомат, а именно тот, который расположен ближе всего со стороны источника питания. В домашних условиях такой расчет провести не так уж и сложно, но обычно его не делают, а просто придерживаются такого правила: номинал автомата, находящегося со стороны потребителя, должен быть меньше, чем у автомата, находящегося со стороны источника. Если вы прочитали и ничего не поняли, то могу порекомендовать небольшой видеоролик с ютуба:

Полной селективности на таких автоматах почти никогда не удается добиться, поэтому обычно приходят к какому-то разумному компромиссу. Но производители знают о такой проблеме, и разрабатывают селективные модульные автоматы. Например, ABB уже несколько лет производит селективные модульные автоматические выключатели S750DR номиналом от 0,5 до 63А, внешне очень похожие на обычные автоматы, но с существенными отличиями внутри. В каталоге АВВ приводит следующую схему:

Честно говоря, я ожидал увидеть немного другое. В моем представлении, устройство автомата должно было отличаться от обычного лишь механизмом замедления срабатывания электромагнитного расцепителя. На деле оказалось все сложней. В каждом полюсе автомата S750DR два токовых пути, соответственно и два силовых контакта. При появлении сверхтока в цепи, главный контакт размыкается моментально, но ток через автомат проходит по дополнительному пути, через верхний по схеме контакт. В этой цепи стоит резистор 0.5 Ом. Естественно, он не рассчитан на длительное протекание тока, но доли секунды он выдержит. За это время должен разомкнуться нижестоящий автомат. Если этого не происходит, то быстродействующий селективный тепловой расцепитель разорвет изолирующий контакт и селективный автомат оказывается в отключенном состоянии. Иначе — селективный биметалл остывает и главный контакт автоматически переходит во включенное состояние. Я не знаю, откуда у автомата берутся силы на возврат главного контакта во включенное состояние, но производитель утверждает, что автомат работает именно так. Цена таких автоматов немалая: порядка 4-5 тыс. рублей за полюс. Называются автоматы S751DR, S752DR, S753DR, S754DR, где последняя цифра означает количество полюсов.

Также на отечественном рынке предлагаются модульные селективные автоматы от Hager. Например, вот такая модель Hager HTS350E. 3 полюса, 50А, характеристика Е. Стоит порядка 28 тыс. рублей.

Токоограничивающая селективность

В селективных автоматических выключателях реализована токоограничивающая селективность. Она обеспечивается за счёт конструктивных особенностей аппарата: резистора сопротивлением 0,5 Ом и способности устройства быстро размыкать контакты в случае появления к.з. (примерно за 1 мс), что приводит к возникновению между ними дуги, которая также представляет собой сопротивление. При этом осуществляется резервная защита автоматического выключателя со стороны нагрузки, что позволяет минимизировать воздействие аварии на всю установку и сети питания.

Благодаря токоограничивающей селективности можно выбирать нижестоящий автоматический выключатель с предельной отключающей способностью ниже, чем ожидаемый ток короткого замыкания. «В случае аварии вышестоящий селективный аппарат ограничит сверхтоки введением сопротивления дуги в цепь к.з. Устройство снизит протекающий ток и поможет нижестоящему модульному устройству отключить повреждение, – поясняет Павел Томашёв(АББ). — Таким образом, за счёт дополнительного токоограничения вышестоящего аппарата серии S750DRотключающая способность нижестоящего автоматического выключателя увеличивается».

Рис. 3. Поддержка следующих за S 750 DR
автоматических выключателей при коротком замыкании

Как показано на рис. 3, независимо от номинального тока аппарата S 750 DR при коротком замыкании значительно снижаются ток к.з. и удельная пропускаемая энергия.

Инженеры-проектировщики систем электроснабжения уже успели оценить новую разработку. По словам специалистов, серия S750DR значительно упрощает процесс разработки технической документации, так как отпадает необходимость в использовании таблиц селективности и специальных программ подбора оборудования. Удобна новая разработка и с точки зрения эксплуатации – аппарат оснащён встроенной блокировочной панелью. Она позволяет фиксировать положение рычага управления, что исключает возможность доступа посторонних лиц к управлению устройством. Блокировка не влияет на защитные свойства аппарата: расцепитель сработает и предотвратит неполадки в сети, несмотря на фиксацию рычага во включённом положении.

Проектирование селективной установки — задача сложная и трудоёмкая. Подходить к её выполнению нужно ответственно: любая ошибка чревата авариями, которые могут повлечь за собой тяжёлые последствия для персонала и оборудования. Именно поэтому селективность должна обеспечиваться на разных уровнях. Современное оборудование позволяет добиться полной координации работы электрических аппаратов.

1«Чистыми» сетями называют сети электроснабжения компьютеров и другой офисной техники, чувствительной к скачкам напряжения.

2Подробнее о различных технологиях обеспечения селективности в сетях электроснабжения можно прочитать по ссылке.

Селективный автоматический выключатель

Селективный автоматический выключатель (англ. Selective Main Circuit Breaker) — это автоматический выключатель, имеющий в соответствии с немецким стандартом DIN VDE 0641-21 особую функцию селективности и исполняющий её независимо от напряжения сети. Это означает, что автомат не требует дополнительного питания для размыкания, замыкания контактов и для выполнения защитной функции (то есть устройство является чисто электро-механическим). Селективный автоматический выключатель полностью селективен нижестоящим модульным (миниатюрным) автоматическим выключателям.

Содержание

Принцип действия [ править | править код ]

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.

Примеры [ править | править код ]

Селективные автоматические выключатели предлагаются рядом немецких производителей. Из крупнейших брендов можно выделить ABB с их серией S750DR. Линейка Включает в себя автоматы от 0,5 до 63 А, существуют исполнения с характеристиками срабатывания Е и К.

Стандарты [ править | править код ]

Для применения на территории Российской Федерации селективные автоматические выключатели должны соответствовать нижеприведенным стандартам.

DIN VDE 0641-21 [ править | править код ]

Основной стандарт, описывающий селективные автоматические выключатели. Появился в Германии в 2005 году. В данном нормативном документе приведены основные требованиям к параметрам, технические данные и описания испытаний.

ГОСТ Р 50030.2-2010 [ править | править код ]

Аналог МЭК 60947-2-2006. Предъявляет общие требования к низковольтным (до 1000 В) автоматическим выключателям.

Селективность защиты в электрических сетях.

Выбор системы защиты электроустановки является важным аспектом как для обеспечения экономичной и технически правильной эксплуатации всей установки, так и для сведения до минимума проблем, вызванных ненормальными условиями эксплуатации или текущими неисправностями.

Рисунок 1. Автоматические выключатели, один из способов обеспечения селективности.

В рамках данного анализа исследуется согласование различных устройств, предназначенных для защиты частей установки или конкретных компонентов, с целью:

  • обеспечения безопасности установки и персонала во всех случаях;
  • быстрого определения и отключения зоны, в которой возникла проблемная ситуация, без проведения общих отключений, которые прекращают подачу электроэнергии в зоны нормальной работы установки;
  • снижения воздействия последствий повреждений на составные части установки (падение напряжения и потеря стабильности у вращающихся механизмов);
  • снижения нагрузки на элементы и предупреждение повреждений в зоне неисправности;
  • обеспечения непрерывности электроснабжения надлежащего качества;
  • обеспечения адекватной поддержки в случае неисправности защиты, отвечающей за размыкание;
  • предоставления персоналу, отвечающему за системное техобслуживание и управление, информации, которая необходима для скорейшего восстановления эксплуатации остальной части электросети с минимальным вмешательством;
  • достижения оптимального согласования факторов надежности, простоты эксплуатации и экономической эффективности.

В частности, хорошая система защиты должна обладать способностью:

восприятия того, что и где произошло, различая между ненормальными, но приемлемыми ситуациями, и ситуациями серьезных неисправностей в пределах зоны ответственности, что позволяет избежать нежелательных срабатываний с последующим неоправданным остановом исправной части установки; максимально быстрого срабатывания для ограничения воздействия короткого замыкания (КЗ) (разрушение, ускоренное старение и т.д.), что сохраняет непрерывность подачи и стабильность электропитания. Решения основаны на компромиссе между двумя противоположными требованиями – точная идентификация неисправности и быстрое срабатывание – и определяются в соответствии с тем, какое требование является предпочтительным. Например, в том случае, когда более важно предотвратить нежелательные срабатывания, обычно предпочтение отдается косвенной системе защиты, основанной на блокировках и передаче данных между различными устройствами, которые проводят локальные измерения электрических значений, в то время как скорость и необходимость ограничения разрушительных эффектов короткого замыкания требуют применения систем прямого действия с защитными расцепителями, встроенными непосредственно в устройства защиты.

В системах низкого напряжения первичного и вторичного распределения энергии предпочтение обычно отдается последнему решению. В итальянском Стандарте CEI 64″8 «Электрические установки с номинальным напряжением ниже 1000 В переменного тока и 1500 В постоянного тока” в отношении установок низкого напряжения в части 5

«Выбор и монтаж электрических компонентов” сказано: «Селективность между устройствами защиты от сверхтоков. Когда несколько защитных устройств установлены последовательно, и это оправдано требованиями эксплуатации, их рабочие характеристики должны выбираться таким образом, чтобы отключать только часть установки, где возникла неисправность.” Кроме того, в комментариях добавлено следующее: «Рабочие ситуации, требующие селективности, определяются пользователем или проектировщиком установки.”

Таким образом, Стандарт указывает на то, что рабочие характеристики должны быть выбраны с обеспечением селективности, когда это оправдано требованиями эксплуатации. В общем, проектирование селективной установки означает не только реализацию «современного” проекта, но также и проектирование установки, которая действительно отвечает требованиям пользователя, а не просто положениям Стандарта.

Что такое селективность защиты? Основные определения.

Селективность (избирательность) — свойство релейной защиты, характеризующее способность выявлять именно поврежденный элемент электроэнергетической системы и отключать этот элемент от исправной части электроэнергетической системы (ЭЭС). Защита может иметь абсолютную или относительную селективность. Защиты с абсолютной селективностью действуют принципиально только при повреждениях в их зоне. Защиты с относительной селективностью могут действовать при повреждениях не только в своей, но и в соседней зоне. А селективность отключения поврежденного элемента ЭЭС при этом обеспечивается дополнительными средствами (например, выдержкой времени срабатывания).

Определение селективности приведено в ГОСТ Р 50030.1 «Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 1: Общие требования и методы испытаний.”

«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 Части 2 того же ГОСТ Р 50030.2 «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 только селективность 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.

Что такое зона перегрузки, зона КЗ в селективности защит.

Под «зоной перегрузки” понимают диапазон значений тока и, следовательно, соответствующую часть кривых срабатывания автоматического выключателя между номинальным током самого автоматического выключателя и значением, которое в 8″10 раз выше номинального тока. Это зона, в которой обычно вызывается срабатывание тепловой защиты для термомагнитных расцепителей и защиты L для электронных расцепителей. Эти токи обычно соответствуют цепи с перегрузкой. Вероятность возникновения данного события более высокая по сравнению с появлением КЗ.

Под «зоной КЗ” понимают диапазон значений тока и, следовательно, соответствующую часть кривых срабатывания автоматического выключателя, которые в 8″10 раз выше номинального тока автоматического выключателя. Это зона, в которой обычно вызывается срабатывание магнитной защиты для термомагнитных расцепителей или защит S, D и I для электронных расцепителей. Эти значения тока обычно соответствуют повреждению в цепи питания. Это событие менее вероятно, чем простая перегрузка.

Рисунок-2. Значения токов в зоне перегрузки и в зоне тока КЗ.

Методы обеспечения селективности.

В зоне перегрузки с применением устройств защиты обычно реализуется времятоковый тип селективности. В зоне КЗ с применением устройств защиты обычно могут использоваться различные методы обеспечения селективности. В частности, в нижеследующих разделах будут рассмотрены:

Времятоковая селективность. В общем следует отметить, что устройства защиты от перегрузки имеют времятоковую характеристику, срабатывают ли они посредством теплового расцепителя или посредством функции L электронного расцепителя. Времятоковая характеристика является характеристикой срабатывания, причем по мере возрастания тока время срабатывания автоматического выключателя уменьшается. Когда имеются устройства защиты с характеристиками такого типа, то применяемый метод селективности » это времятоковая селективность.Времятоковая селективность обеспечивает селективность срабатывания путем регулировки устройств защиты таким образом, что защита со стороны нагрузки при всех возможных значениях сверхтока срабатывает быстрее, чем автоматический выключатель со стороны питания. При анализе времени срабатывания двух автоматических выключателей необходимо учитывать: » допуски порогов и времен срабатывания » действительные токи, протекающие в автоматических выключателях.

Рисунок -3. Времятоковая селективность.

Срабатывание расцепителя, показано на рисунке-2, двумя кривыми, одна из которых указывает наибольшее время срабатывания (верхняя кривая), а другая » наименьшее время срабатывания (нижняя кривая). Для корректного анализа селективности необходимо рассмотреть наихудшие условия, т.е.:

» автоматический выключатель со стороны питания срабатывает в соответствии со своей нижней кривой

» автоматический выключатель со стороны нагрузки срабатывает в соответствии со своей верхней кривой

В отношении действительных токов, протекающих в автоматических выключателях:

» если по автоматическим выключателям пропускается одинаковый ток, достаточно, чтобы не было перекрытия между кривой автоматического выключателя со стороны питания и кривой автоматического выключателя со стороны нагрузки;

» если по двум автоматическим выключателям пропускаются различные токи, необходимо выбрать ряд показательных точек на кривых и убедиться в том, что величины времени срабатывания защиты со стороны питания всегда выше соответствующих величин времени защиты со стороны нагрузки. В частности, в случае автоматических выключателей, оснащенных электронными расцепителями, поскольку ход кривых при I2t=const, для правильного выполнения проверки достаточно проверить два значения тока:

1,05 x I11 автоматического выключателя со стороны питания (значение, ниже которого защита со стороны питания никогда не срабатывает)

1,20XI3 (или I2)2 автоматического выключателя со стороны нагрузки (значение, выше которого защита со стороны нагрузки обязательно срабатывает, обеспечивая защиту от короткого замыкания)

1,05 x I1 автоматического выключателя со стороны питания. Допуская, что IA =1,05xI1, с учетом сказанного о действительных токах, которые проходят в автоматических выключателях, на стороне нагрузки получаем ток IB. Значения времени срабатывания двух устройств выводятся из времятоковых кривых

1,20XI3 (или I2) автоматического выключателя со стороны нагрузки. Допуская, что IB = 1,20XI3 (или I2), получают таким же образом ток IA на стороне питания, а из времятоковых кривых двух устройств получают время срабатывания двух устройств. Если следующее условие справедливо для обоих рассмотренных пунктов: tA>tB тогда обеспечивается селективность в зоне перегрузки.

1 1,05 является минимальным определенным значением несрабатывания, указанным в ГОСТ Р 50030.2. Для некоторых типов автоматических выключателей это значение может варьироваться (см. дополнительную информацию в техническом каталоге).

2 1,2 является максимальным определенным значением срабатывания для защиты от КЗ, указанным в ГОСТ Р 50030.2. Для некоторых типов автоматических выключателей это значение может быть ниже (см. дополнительную информацию в техническом каталоге).

Токовая селективность.

Этот тип селективности основан на положении о том, что чем ближе точка замыкания к источнику питания установки, тем выше ток КЗ. Поэтому можно определить зону, в которой случилось замыкание, путем уставки мгновенных устройств защиты на различные значения тока. Полную селективность обычно можно получить в конкретных случаях только там, где ток замыкания невысокий, и где между двумя устройствами защиты имеется элемент с высоким полным электрическим сопротивлением (трансформатор, очень длинный кабель или кабель с уменьшенным поперечным сечением и т.д.) и, следовательно, велика разница между значениями токов КЗ. Поэтому данный тип согласования используется, в первую очередь, в конечных распределительных щитах (низкие значения номинального тока и тока КЗ, и высокое полное электрическое сопротивление соединительных кабелей). Для этого анализа обычно используются времятоковые кривые срабатывания устройств защиты. Он, по своему существу, является быстродействующим (мгновенным), прост в реализации и экономичен. Однако: предельный ток селективности обычно низок, и, таким образом, селективность часто является только частичной; уровень уставки защиты от сверхтоков быстро растет; резервирование защиты, обеспечивающее быстрое отключение поврежденной линии в случае, если одно из устройств защиты неисправно, является невозможным. Это тип селективности, который может быть также реализован между автоматическими выключателями одинакового размера и без функции защиты от КЗ с задержкой (S).

Рисунок-4. Токовая селективность.

Уставка защиты от КЗ автоматического выключателя со стороны питания A будет установлена на значение, не допускающее его срабатывания при КЗ, которые возникают на стороне нагрузки устройства защиты B. (В примере на рисунке I3минA > 1кА)

Уставка защиты автоматического выключателя со стороны нагрузки B будет установлена так, чтобы она срабатывала при КЗ, которые возникают на его стороне нагрузки. (В примере на рисунке I3максB

Временная селективность.

Этот тип селективности представляет собой развитие предыдущего. В данном типе согласования кроме порога срабатывания по току определяется также время срабатывания: определенное значение тока вызывает срабатывание устройств защиты после определенного времени задержки, что позволяет обеспечить срабатывание любых устройств защиты, расположенных ближе к точке замыкания, исключая область, в которой произошла неисправность. Поэтому стратегия уставки заключается в постепенном повышении порогов тока и задержек срабатывания по мере приближения к источникам питания (уровень уставки, непосредственно соотносится с иерархическим уровнем). Пороги срабатывания с задержкой должны учитывать допуски двух устройств защиты и действительные токи, которые протекают в этих устройствах. Разница между задержками, установленными для последовательных устройств защиты, должна учитывать время обнаружения замыкания и время срабатывания устройства на стороне нагрузки, а также время инерции устройства на стороне питания (временной интервал, во время которого устройство защиты может сработать даже после пропадания тока короткого замыкания). Как и в случае с токовой селективностью, анализ проводится путем сравнения времятоковых кривых срабатывания защитных устройств. Обычно этот тип согласования: » легко анализировать и реализовать; » не очень дорогостоящий в отношении системы защиты; » позволяет получить высокие значения предела селективности (если значение Icw высокое); » позволяет обеспечить резервирование устройств защиты. Однако: » время срабатывания и уровни энергии, пропускаемые защитными устройствами, особенно близко расположенными к источникам, являются значительными. Это тип селективности, который может быть также реализован между автоматическими выключателями одинакового размера, оснащенными электронными расцепителями с защитой от КЗ, срабатывающей с задержкой.

Рисунок-5. Временная селективность.

Параметроы функций защиты от КЗ у двух автоматических выключателей должны быть установлены: » с порогами срабатывания I2 функций защиты от КЗ с задержкой, отрегулированные таким образом, что не создается перекрытия зон срабатывания, с учетом допусков и действительных токов, протекающих в автоматических выключателях.

» со временем срабатывания t2 , отрегулированным таким образом, что автоматический выключатель со стороны нагрузки B отключает ток замыкания, в то время как автоматический выключатель со стороны питания A, который все еще находится в фазе ожидания, способен «увидеть” отключение тока и, следовательно, остается в замкнутом состоянии.

Полученный предельный ток селективности равен: порогу мгновенного срабатывания защиты со стороны питания, если эта функция включена, за вычетом допуска:

Is = I3минA значению Icw для воздушных автоматических выключателей со стороны питания, если функция мгновенной защиты установлена в положение OFF (выкл.).

Энергетическая селективность.

Согласование энергетического типа является специфическим типом селективности, который основан на токоограничивающих характеристиках автоматических выключателей в литом корпусе. Отмечается, что токоограничивающий автоматический выключатель является «автоматическим выключателем с чрезвычайно малым временем отключения, в течение которого ток короткого замыкания не успевает достичь своего максимальнго значения” (ГОСТ Р 50030.2). На практике, все автоматические выключатели в литом корпусе серий Isomax и Tmax, модульные автоматические выключатели и воздушные токоограничивающие автоматические выключатели E2L E3L, выпускаемые AББ, имеют более или менее выраженные токоограничивающие характеристики. В условиях КЗ эти автоматические выключатели имеют чрезвычайно высокое быстродействие (время срабатывания порядка нескольких миллисекунд) и размыкаются при наличии значительной апериодической составляющей. Поэтому для анализа данного согласования невозможно использовать времятоковые кривые срабатывания автоматических выключателей, полученные с учетом действующих значений периодических составляющих. Эти явления, в основном, динамические (из»за пропорциональности квадрату значения мгновенного тока) и существенно зависят от взаимодействия между двумя последовательными устройствами. Поэтому значения энергетической селективности не могут быть определены конечным пользователем. Производители предоставляют таблицы, счетные линейки и программы расчета, в которых указаны значения предельного тока селективности Is при КЗ между различными комбинациями автоматических выключателей. Эти значения определяются путем теоретического объединения результатов испытаний, проведенных в соответствии с указаниями Приложения А ГОСТ Р 50030.2.

Рисунок-6. Энергетическая селективность.

Защитные устройства от КЗ двух автоматических выключателей должны учитывать условия, указанные ниже.

» Расцепитель термомагнитного типа со стороны питания

пороги магнитного срабатывания должны быть такими, чтобы не создавать перекрытия зон срабатывания, с учетом допусков и действительных токов, протекающих в автоматических выключателях; магнитный порог срабатывания автоматического выключателя со стороны питания должен быть равен или выше 10xIn или быть установленным на максимальное значение, если оно регулируется.

» Расцепитель электронного типа со стороны питания

все функции защиты от КЗ с задержкой S должны быть отрегулированы в соответствии с теми же указаниями, которые действительны в отношении селективности по времени; функция мгновенной защиты I автоматических выключателей со стороны питания должна быть выключена I3=OFF. Полученный предельный ток селективности Is » это ток, указанный в таблицах, которые АББ предоставляет клиенту.

Зонная селективность.

Этот тип селективности представляет собой развитие временной селективности. В общем, зонная селективность реализуется с помощью диалога между токоизмерительными устройствами, что при обнаружении превышения порога срабатывания установки позволяет точно определить зону неисправности и отключить подачу электропитания только в эту зону. Она может быть реализована двумя способами: измерительные устройства направляют информацию о превышении порога уставки тока системе контроля, и последняя определяет, какое устройство должно сработать; когда имеются значения тока, которые выше соответствующих уставок, то каждое защитное устройство направляет сигнал блокировки посредством прямого соединения или шины на иерархически более высокий уровень защиты (на стороне питания по отношению к направлению потока мощности) и, до срабатывания, проверяет, что аналогичный сигнал блокировки не поступил от защитного устройства со стороны нагрузки. Таким образом, вмешивается только защита, расположенная непосредственно со стороны питания источника от точки неисправности. Второй случай обеспечивает определенно меньшее время срабатывания. По сравнению с временной селективностью, более не требуется повышать намеренную задержку по мере приближения к источнику питания. Задержка может быть уменьшена на время, требующееся для приема возможного сигнала блокировки от защитного устройства со стороны нагрузки. Этот тип селективности подходит для радиальных сетей и, в сочетании с направленной защитой, подходит также для узловых сетей. По сравнению с временной селективностью, зонная селективность обеспечивает: » сокращение времени срабатывания (оно может быть ниже сотни миллисекунд); » снижение как степени повреждения, вызываемого замыканием, так и вмешательства в систему электропитания; » снижение тепловых и динамических нагрузок на части установки; » получение очень большого количества уровней селективности. Однако: » Она более обременительна как с точки зрения стоимости, так и сложности установки; » она требует наличия дополнительного источника питания. Поэтому данное решение, в основном, используется в системах с высоким номинальным током и высокими значениями тока КЗ, с обязательными требованиями безопасности и непрерывности эксплуатации: В частности, имеется много примеров логической селективности в коммутационно»распределительных устройствах, стоящих непосредственно со стороны нагрузки трансформаторов и генераторов.

Рисунок-7. Зонная селективность.

Этот тип селективности может быть реализован: » между воздушными автоматическими выключателями Emax ABB, оснащенными расцепителями PR122 и PR123. Предельный ток селективности, который может быть получен, равен Icw Is = Icw » между автоматическими выключателями в литом корпусе Tmax T4L,T5L и T6L, оснащенными расцепителями PR223 EF. Предельный ток селективности, который может быть получен, составляет 100 кА Is = 100 кА. Тогда, с помощью дополнительного модуля IM210, можно создать цепь зонной селективности между выключателями серий Tmax и Emax. также можно реализовать цепь селективности, включая аппараты защиты СН компании АББ.
Принцип действия зонной селективности между автоматическими выключателями АББ следующий: При значениях тока выше своих уставок каждое защитное устройство направляет сигнал блокировки через прямое соединение или шины на иерархически более высокий уровень защиты (на стороне питания по отношению к направлению потока мощности) и, до срабатывания, проверяет, что аналогичный сигнал блокировки не поступил от устройства защиты со стороны нагрузки. Таким образом, срабатывает только защита, расположенная непосредственно со стороны питания от места замыкания.

Селективность автоматических выключателей

Надежная и безопасная работа электрических сетей обеспечивается различными способами, среди которых важную роль играет селективность автоматических выключателей. Она представляет собой особую функцию релейной защиты, способной избирательно обнаруживать неисправный участок или элемент в общей системе и отключать только его. Таким образом, предупреждаются аварийные ситуации, а уровень защиты становится значительно выше.

Общее понятие селективности

Для защиты электрических сетей от перегрузок и коротких замыканий в системе релейной защиты применяются автоматические выключатели. В аварийной ситуации они полностью отключают потребителей, что не всегда удобно. В связи с этим были разработаны селективные схемы защиты, принцип действия которых заключается в отключении не всей линии, а только аварийного участка. Групповой автоматический выключатель остается во включенном состоянии.

Отсюда следует, что селективностью считается определенный подбор автоматов для одной системы, призванный обеспечить отключение лишь конкретного аварийного участка. То есть, срабатывает то защитное устройство, которое отвечает за этот участок, а прочие автоматы в это время работают в обычном режиме. Путем селективности согласуется работа защитной аппаратуры, установленной последовательно. При возникновении короткого замыкания или перегрузки, отключается только неисправная часть электроустановки.

Выбор автоматов, в том числе и для защиты с абсолютной селективностью зависит от их номинала и характеристик срабатывания, обозначаемых как В, С и D. Система должна выстраиваться таким образом, чтобы срабатывания происходили в нужное время при различных токах коротких замыканий.

Модульные автоматы отличаются по току различными классами токоограничения, характеризующими время срабатывания электромагнитных расцепителей и собственной избирательностью. Однако быстрота не всегда имеет решающее значение, поэтому в селективных системах устанавливаются групповые автоматы, срабатывающие медленнее, чем приборы на отходящих линиях. Это позволяет исключить одновременное срабатывание основного устройства и автомата с более низким ограничением тока.

Функции и задачи селективности

Основной задачей селективной защиты является функция обеспечения стабильной работы и безопасной эксплуатации электроустановок. При возникновении аварийных ситуаций, поврежденный участок определяется практически мгновенно и сразу же отключается, не нарушая работу исправных мест. За счет селективности значительно снижается нагрузка на электроустановки, уменьшаются негативные последствия от действия короткого замыкания.

Четкая и слаженная работа защитных автоматических устройств максимально обеспечивает требования, предъявляемые к бесперебойному электроснабжению. В результате, селективность автоматического выключателя сохраняет непрерывность всех технологических процессов с участием электроустановок. Отключенные участки никак не влияют на их стабильную работу.

Основное правило устройства селективной защиты предполагает установку автоматов с номинальным током, более низким, чем у вводного устройства. Суммарно они могут превышать номинал группового автомата, но по отдельности каждый из них должен быть хотя-бы на одну ступень ниже. То есть, при установке вводного устройства на 50 А, следующий прибор на линии будет иметь номинал не выше 40 А. Первым всегда срабатывает автомат, ближе всего расположенный от места повреждения.

Селективность автоматов обеспечивается их конструкцией. Включение и отключение питания выполняется специальным рычажком. Неподвижные контакты соединяются с клеммами, к которым, в свою очередь, подключаются проводники. Быстрое размыкание осуществляется с помощью подвижного контакта, соединенного с пружиной. Расцепление обеспечивается биметаллической пластиной, изгибающейся после нагрева в случае превышения током своего предельно допустимого значения.

Для настройки токов срабатывания имеется регулировочный винт. В совокупности все элементы способствуют быстрому определению неисправного участка и отсечению его от работоспособных частей.

Основным принципом селективности считается поочередное срабатывание защитной аппаратуры. В случае отступлений от норм, произойдет перегрев не только автоматов, но и электропроводки. В результате, возникают аварийные ситуации с серьезными негативными последствиями.

Виды селективности защитных устройств

Устройства автоматической защиты классифицируются по ПУЭ в соответствии со схемами подключения:

  • При полной схеме осуществляется последовательное подключение нескольких устройств. В случае аварии быстрее всех сработает аппарат, находящийся на минимальном расстоянии от места неисправности. Это основное условие работы защитных систем.
  • Частичная схема селективной защиты действует аналогично предыдущему варианту, за исключением некоторых ограничений, установленных для величины тока.
  • Временные схемы отличаются избирательностью, то есть, различным временем выдержки устройств с одинаковыми параметрами. Таким образом, обеспечивается не только селективная защита, но и страховка автоматов по скорости отключения на случай их неисправности. Например, первый прибор должен сработать через 0,2 секунды. Если он оказался неисправным, то через 0,4 секунды сработает второй прибор.
  • Токовая селективность имеет такой же принцип работы, как и временная, но в данном случае основным критерием служит максимальная величина токовой отметки. Значения тока выставляются в направлении от источника питания до нагрузок в порядке убывания.
  • Наиболее сложной в устройстве считается времятоковая селективность. Для таких схем используется аппаратура четырех групп – А, В, С и D. Каждая из них отличается собственной реакцией на электрический ток и обеспечивает отключение в нужный момент. Защитная схема от коротких замыканий составляется с учетом индивидуальных особенностей каждой из них. При необходимости обеспечивается селективность между предохранителями и автоматическим выключателем.
  • Зонные схемы чаще всего применяются на объектах промышленного производства. Данный способ селективности считается не только сложным, но и дорогим вариантом, требующим специальных приборов слежения. При этом, все полученные данные сосредотачиваются в центре контроля, который и определяет, какой автомат будет использован для отключения. То есть, он мгновенно выполняет необходимый расчет. В таких устройствах используются электронные расцепители, работающие по следующей схеме, предусмотренной ПУЭ: в случае аварийной ситуации нижестоящий аппарат, подает сигнал вышестоящему. Если через 1 секунду не произойдет срабатывания нижнего автомата, то сразу же включится второй прибор.
  • Энергетическая схема предполагает быстрое действие селективности автоматических выключателей, при котором токи коротких замыканий не успевают набрать свое максимальное значение.

Правила составления карты селективности

Максимальное использование защитных свойств автоматических выключателей обеспечивается за счет составления специальной карты, отображающей селективность защиты электрической сети, с графическим обозначением всех возможных процессов. Она выполняется в виде схемы установленного образца, в которой указываются все токовые характеристики защитных устройств, включенных в конкретную электрическую сеть.

При составлении карты должны соблюдаться определенные правила:

  • Все электроустановки должны быть подключены к общему источнику питания.
  • Все места расположения значимых расчетных точек должны нормально просматриваться, поэтому карта селективности выполняется в наиболее подходящем масштабе.
  • На схеме отмечаются защитные свойства каждого автомата, а также характеристики возможных коротких замыканий в различных точках с их минимальным и максимальным значением.
  • Характеристики автоматов наносятся последовательно, в соответствии с порядком их подключения. Для правильного построения схемы используются оси с основными показателями. На основании схемы составляется специальная таблица, облегчающая выбор защитных устройств.

На правильно составленной карте отображается полная картина об уставках автоматов, согласованных между собой. Это дает возможность сравнивать параметры защитных устройств и общую селективность защиты. Сама карта в первую очередь строится на основе осей времятоковых характеристик и их разновидностей. Как правило, в одной этой схеме отображаются параметры двух или трех автоматов. Горизонтальная ось абсцисс содержит токовые величины (в кВт), а на вертикальной оси ординат отмечается время (с).

Ускорить составление карты помогает специальная программа, которую можно легко найти в интернете. Иногда такие схемы отсутствуют в проектной документации на электрооборудование. Это может привести к нарушениям установленных норм и отключениям питания потребителей.

Селективность между модульными автоматическими выключателями

Что общего у крупного центра обработки данных и небольшой серверной, у морской нефтяной платформы и энергодиспетчерского пункта на железной дороге, у городской поликлиники и банка? Все эти объекты относятся к потребителям I и особой категории электроснабжения и поэтому должны отвечать самым высоким требованиям к уровню электрической стабильности.
Достичь бесперебойной и качественной работы энергоустановок информационных систем, сервисов безопасности и контроля доступа и пр. можно только при условии реализации полной селективности на всех уровнях распределения. Данное утверждение в особенности касается модульных автоматических выключателей в низковольтных распределительных щитах.

Глоссарий специалиста

Селективность согласование работы установленных последовательно защитных аппаратов, таким образом, чтобы в случае перегрузки или короткого замыкания (к.з.) отключалась только та часть установки, где возникла неисправность.

Полная селективность — обеспечивается в случае, когда при последовательном соединении двух автоматических выключателей оборудование со стороны нагрузки (потребителя) осуществляет защиту без срабатывания устройства со стороны питания.

Частичная селективность — отличается от полной тем, что оборудование со стороны нагрузки осуществляет защиту без срабатывания устройства со стороны питания лишь до определённого уровня сверхтока Is (предельный ток селективности).

Зона перегрузки — диапазон значений тока, в котором за срабатывание отвечает тепловой расцепитель (биметаллическая пластина). Представляет собой обратнозависимую характеристику.

Зона короткого замыкания — диапазон значений тока, в котором за срабатывание отвечает электромагнитный расцепитель. Обеспечивает практически мгновенное срабатывание.

Рис. 1. Зона перегрузки и зона короткого замыкания

Полная селективность между модульными автоматическими выключателями

Как правило, специалисты решают задачу согласования рабочих характеристик модульных автоматических выключателей со стороны питания и нагрузки, используя токовый метод. Он основан на выборе аппаратов защиты с разными уставками по току, причём более высокие значения должно иметь оборудование на стороне питания. Для подбора автоматических выключателей используются таблицы селективности и специальное программное обеспечение. Но даже такая тщательная проработка схемы позволяет добиться лишь частичной координации рабочих характеристик модульных автоматических выключателей. Полная селективность обеспечивается только в распределительных боксах, где расчётные токи к.з. небольшие, что на самом деле редкость. Как правило, даже в квартирных щитах достигается лишь частичная селективность. Рассмотрим такой пример – в электрическом шкафу установлены автоматические выключатели с характеристикой С. Номинальный ток вводного аппарата — 32А, устройства на отходящей линии – 16А. Нижняя граница зоны срабатывания вводного автомата 5In=5·32=160А. Она же является и верхней границей срабатывания для нижестоящего автомата. 1 Очевидно, что в данном случае полная селективность не обеспечивается.

Часто задача согласованной работы автоматических выключателей со стороны нагрузки и питания во всём диапазоне сверхтоков остаётся нерешённой, что приводит к авариям. «Не так давно в одном крупном банке из-за чайника, случайно включённого в розетку «чистых» сетей 1 , и отсутствия полной селективности в распределительных шкафах были обесточены все компьютеры на этаже, что привело к потере полугодового отчёта», — рассказывает Алексей Азаров, начальник отдела электрических сетей и систем компании «ЭкоПрог».

До недавнего времени полную селективность можно было реализовать, установив в качестве вводного устройства в распределительном щите вместо модульного автоматического выключателя аппарат в литом корпусе. Для указанного оборудования возможны такие способы координации рабочих характеристик, как временной, энергетический и зонный 2 . Но данное решение не всегда целесообразно, так как оно приводит к таким последствиям, как:

  • удорожание проекта;
  • увеличение занимаемых распределительными шкафами площадей – аппараты в литом корпусе и воздушные автоматические выключатели по своим габаритам значительно превосходят модульное оборудование;
  • сложности в установке и эксплуатации (аппараты в литом корпусе оснащаются электронными расцепителями, которые нуждаются в настройке).

«Заменить модульные автоматические выключатели на аппараты защиты другого типа для инженера означает пожертвовать компактностью и единообразием технических решений, а это не всегда возможно, — утверждает Павел Томашёв, инженер по группе изделий компании АББ, лидера в производстве силового оборудования и технологий для электроэнергетики и автоматизации. — Специально для того, чтобы решить проблему обеспечения полной координации между модульными аппаратами защиты, наша компания разработала новый селективный автоматический выключатель серии S750DR. Данное устройство – новинка для нашей страны. Оно представляет решение для достижения согласованности рабочих характеристик, при котором невозможно одновременное отключение вышестоящего и нижестоящего аппаратов. В данном модульном автоматическом выключателе реализован дополнительный токовый путь, благодаря которому обеспечивается задержка срабатывания по времени. Линейка автоматических выключателей S750DR включает в себя аппараты от 0,5 до 63А».

Селективный модульный автоматический выключатель обеспечивает координацию рабочих характеристик аппаратов защиты независимо от напряжения сети. Такой аппарат защиты не требует дополнительного питания для замыкания/размыкания контактов и для выполнения защитной функции, поскольку устройство является электромеханическим.

Принцип действия селективного модульного автоматического выключателя

Рис. 2. Схема внутреннего устройства селективного автоматического выключателя

Рассмотрим схему внутреннего устройства селективного модульного автоматического выключателя, представленную на рис. 1. На иллюстрации видны два токовых пути. Один из них — основной, состоит из тех же элементов, что и в обычном автоматическом выключателе: электромагнитной катушки (мгновенный расцепитель), биметаллической пластины (расцепитель перегрузки) и блока основных контактов. Второй — токовый путь, реализованный в аппаратах S750DR, получил название дополнительного. Он состоит из изолирующих контактов, селективного биметалла и резистора.

Ознакомимся с принципом действия селективного модульного автоматического выключателя на практике. В системе, где в качестве вводного устройства используется селективный модульный автоматический выключатель, а в качестве нижестоящего аппарата – обычный автомат, короткое замыкание может произойти в линии нагрузки или между вводным и отходящим устройствами.

1. Короткое замыкание в линии нагрузки

В момент аварии сработают расцепители аппарата со стороны нагрузки и основного токового пути автоматического выключателя со стороны питания. Однако при этом ток продолжит протекать по дополнительному контуру вводного устройства. Так как аппарат со стороны нагрузки сработал (например, время срабатывания автомата S200 от АББ около 5-8 мс) и отключил повреждённый участок цепи, пружина снова замкнёт блок контактов в основном пути селективного автоматического выключателя. Таким образом, обеспечивается непрерывное протекание тока и бесперебойность питания нагрузок.

2. Короткое замыкание между вводным и отходящим аппаратами защиты

В момент аварии так же, как и в предыдущем варианте, размыкаются контакты селективного аппарата. Далее, поскольку авария не устранена, селективный биметалл с небольшой задержкой по времени размыкает контакты в дополнительном токовом пути и блокирует пружину. Разомкнутыми остаются и основной, и вторичный контур, что и обеспечивает защиту от к.з.

Токоограничивающая селективность

В селективных автоматических выключателях реализована токоограничивающая селективность. Она обеспечивается за счёт конструктивных особенностей аппарата: резистора сопротивлением 0,5 Ом и способности устройства быстро размыкать контакты в случае появления к.з. (примерно за 1 мс), что приводит к возникновению между ними дуги, которая также представляет собой сопротивление. При этом осуществляется резервная защита автоматического выключателя со стороны нагрузки, что позволяет минимизировать воздействие аварии на всю установку и сети питания.

Благодаря токоограничивающей селективности можно выбирать нижестоящий автоматический выключатель с предельной отключающей способностью ниже, чем ожидаемый ток короткого замыкания. «В случае аварии вышестоящий селективный аппарат ограничит сверхтоки введением сопротивления дуги в цепь к.з. Устройство снизит протекающий ток и поможет нижестоящему модульному устройству отключить повреждение, – поясняет Павел Томашёв (АББ). — Таким образом, за счёт дополнительного токоограничения вышестоящего аппарата серии S750DR отключающая способность нижестоящего автоматического выключателя увеличивается».

Рис. 3. Поддержка следующих за S 750 DR
автоматических выключателей при коротком замыкании

Как показано на рис. 3, независимо от номинального тока аппарата S 750 DR при коротком замыкании значительно снижаются ток к.з. и удельная пропускаемая энергия.

Инженеры-проектировщики систем электроснабжения уже успели оценить новую разработку. По словам специалистов, серия S750DR значительно упрощает процесс разработки технической документации, так как отпадает необходимость в использовании таблиц селективности и специальных программ подбора оборудования. Удобна новая разработка и с точки зрения эксплуатации – аппарат оснащён встроенной блокировочной панелью. Она позволяет фиксировать положение рычага управления, что исключает возможность доступа посторонних лиц к управлению устройством. Блокировка не влияет на защитные свойства аппарата: расцепитель сработает и предотвратит неполадки в сети, несмотря на фиксацию рычага во включённом положении.

Проектирование селективной установки — задача сложная и трудоёмкая. Подходить к её выполнению нужно ответственно: любая ошибка чревата авариями, которые могут повлечь за собой тяжёлые последствия для персонала и оборудования. Именно поэтому селективность должна обеспечиваться на разных уровнях. Современное оборудование позволяет добиться полной координации работы электрических аппаратов.

1 «Чистыми» сетями называют сети электроснабжения компьютеров и другой офисной техники, чувствительной к скачкам напряжения.

2 Подробнее о различных технологиях обеспечения селективности в сетях электроснабжения можно прочитать по ссылке.

Селективность

Выявление повреждённых компонентов в электрических сетях и системах осуществляется при помощи защиты. Подобная защита имеет селективное действие. Благодаря этой особенности, возможны надёжная и длительная работа электрооборудования, а также безопасность его обслуживания техническим персоналом.

Основные задачи селективной защиты

Селективность – это процесс, означающий выбор (отбор). Этот термин применим к разным отраслям и направлениям деятельности человека. Например, в химии, при протекании химических реакций, ведут речь об индексе селективности. При этом рассматривают избирательность химических превращений.

Что касается человека, то его восприятие окружающего мира, выбор информации, а также её запоминание носят избирательный характер.

Что же такое селективность в электрике, и для чего она нужна?

К задачам электрической селективной защиты относятся:

  • гарантия безопасности оборудования и обслуживающего персонала;
  • моментальное установление места повреждения и отключение только неисправного участка;
  • уменьшение отрицательных результатов влияния аварии на другие узлы и части электроприборов;
  • минимизация повреждений на неисправном участке;
  • гарантирование максимальной беспрерывности работы электросистемы;
  • достижение простоты эксплуатирования электрического оборудования.

К тому же селективность снижает последствия коротких замыканий и нагрузку на устройство.

Что такое селективная защита

Селективность – это способность релейной схемы защиты отыскивать повреждённый элемент сети и отключать его, а не всю схему. При этом негативные воздействия утечек тока или короткого замыкания (КЗ) не выведут из строя сеть целиком.

Селективность защиты абсолютная и относительная

Рассматривая подробно, что такое селективность, выделяют два вида избирательного действия.

По степени селективности защита делится на:

Перегорание предохранителей именно в той цепи, где произошло КЗ, носит название «абсолютной защиты».

Срабатывание автоматического выключателя поблизости от того места, где не сработал предохранитель, именуется «относительной защитой».

Внимание! Можно сказать, что от внутренних (собственных) замыканий предохраняет абсолютная селективная защита, а от внешних (соседних) и внутренних одновременно – относительная селективная защита.

Виды селективных схем подключения

Защитная аппаратура по селективности подразделяется на несколько видов. К таковым относятся следующие виды защит:

  • полная;
  • частичная;
  • токовая;
  • временная;
  • времятоковая;
  • энергетическая.

На каждом из них нужно остановиться отдельно.

Защита полная и частичная

При такой защищённости цепи подразумевается последовательное подключение аппаратов. В случае возникновения сверхтока сработает тот автомат, который ближе всего к месту повреждения.

Важно! Частичная избирательная защита отличается от полной селективности тем, что срабатывает лишь до установленного значения сверхтока.

Токовый тип селективности

Выстраивая в убывающем порядке величины токов от источника к нагрузке, обеспечивают работу токовой избирательности. Главной мерой здесь является предельное значение токовой метки.

Например, начиная от источника питания или ввода, автоматические выключатели устанавливают в последовательности: 25А, 16А, 10А. Все автоматы могут иметь одинаковое время на срабатывание.

Важно! Между автоматами должно быть высокое сопротивление цепи. Тогда они будут иметь эффективную избирательность. Повышают сопротивление путём увеличения протяжённости линии, включения участков с проводом меньшего диаметра или вставкой трансформаторной обмотки.

Временная и времятоковая селективность

Что значит селективная защита по времени? Особенностью такого построения схемы релейной защиты является привязка ко времени срабатывания каждого защитного элемента. Автоматические выключатели обладают одинаковыми токовыми параметрами, но имеют разную выдержку времени при срабатывании. Время срабатывания увеличивается по мере удаления от нагрузки. К примеру, самый ближний рассчитан на срабатывание после 0,2 с. В случае его отказа через 0,5 с. должен сработать второй. Работа третьего автоматического выключателя рассчитана через 1 секунду в случае несрабатывания первых двух.

Очень сложной считается времятоковая избирательность. Чтобы её организовать, необходимо выбирать приборы групп: A, B, C, D. У группы А наивысшая защита (применяется в электроцепях). Каждая из этих групп имеет индивидуальную реакцию на величину электрического тока и временную задержку.

Энергетическая селективность автоматов

Такая защита обусловлена свойствами выключателей, которые заложены производителем. Быстрое срабатывание – до того, как токи КЗ достигли максимума. Счёт идёт на миллисекунды, согласовать такую избирательность очень сложно.

Что такое зонная селективность

Определение данного покрытия избирательной защитой сети связано с особенностью её построения. Это достаточно дорогой и сложный способ. В результате обработки сигналов, поступающих от каждого выключателя, определяется зона повреждения, и отключение происходит только в ней.

Информация. Для обустройства такой защиты требуется дополнительное питание. Сигнал от каждого выключателя подаётся в контрольный центр. Отключения производятся электронными расцепителями.

Такие схемы рациональнее всего использовать на промышленных предприятиях, где системы обладают высокими значениями токов КЗ и значительными рабочими токами.

Расчет селективности автоматов

При рассмотрении вопроса, что такое селективность, необходимо иметь понятие, как её рассчитывают. Расчёты сводятся к правильному подбору защитного устройства, в частности, автомата.

Селективность для автоматов, расположенных поблизости к источнику питания, должна удовлетворять условию:

Iс.о.послед. ≥ Kн.о.* Iк. предыд.,

здесь:

  • Iс.о.послед. – значение тока, вызывающего срабатывание защиты;
  • Kн.о. – коэффициент надёжности отключения;
  • I к. предыд. – ток КЗ в конце участка защиты.

В случае временной зависимости для расчётов избирательности используют такую формулу:

Tс.о.послед ≥ Tк.пред.+ ∆T,

где:

  • Tс.о.послед и Tк.пред. – интервалы времени, через которые действуют отсечки выключателей;
  • ∆T – временная точка избирательности.

Подбор автоматических выключателей при расчётах производят по таблицам.

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.

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.

Принцип направленности

Расстановка автоматов и дальнейшая последовательность их срабатывания ориентируются на направленность тока. Для этого при помощи вектора напряжения задана какая-либо точка, относительно которой этот вектор получает фазовый сдвиг. По такому принципу реле будет чувствительно и к току, и к напряжению. Такую цепь можно установить и в отключаемой зоне, и зоне, не подлежащей отключению.

Важно! Для реализации таких схем нужны трансформаторы напряжения, чтобы с их помощью определять направление тока.

На приведённом выше рисунке можно увидеть, что защитное устройство D1 и управляемый им выключатель отреагируют на короткое замыкание в точке 1, а на замыкание в точке 2 – нет.

Принцип дифференцирования

Его применяют там, где используются цепи с потребителями большой мощности. К таким потребителям относятся:

  • электрические двигатели и генераторы;
  • силовые кабели;
  • шинные сборки;
  • трансформаторы и иные преобразователи.

В этом решении используют отклонения фазных и амплитудных параметров тока в различных точках. Отклонение таких величин в точке А и точке В, на участке АВ, считается аварийным, и аппаратура выполняет отключение. Использование трансформаторов тока позволяет выполнять фильтрацию от различных посторонних электромагнитных процессов.

Защита срабатывает только на участке АВ, если IA>IB.

Защита, созданная по дифференциальному принципу, может быть двух видов: продольная и поперечная.

Карта селективности и правила ее создания

Схема утверждённого образца, на которой нанесены все токовые параметры защитных аппаратов и устройств, с указанием общего источника питания, выполняется в удобном для просмотра масштабе. Это карта селективности. Она обеспечивает максимальное применение защитных качеств автоматических выключателей. Все процессы, возможные при эксплуатации, отображены на ней графически.

На карту в обязательном порядке наносятся:

  • места важных расчётных точек;
  • защитные характеристики автоматов и возможных КЗ, при этом указаны их min и max значения.

Данная карта служит основанием для составления таблицы по выбору защитных аппаратов. Кроме того, карта позволяет оценивать общую защитную селективность и даёт полную информацию о согласованных между собой уставках всех автоматов.

Построение карты выполнено по осям. Ось абсцисс представляет токовые значения, на ось ординат наносятся временные значения.

К сведению. На ось могут наноситься и другие разновидности характеристик. Каждая схема включает в себя параметры двух-трёх автоматов. Построение таких карт можно выполнить при помощи компьютерной программы.

Грамотно выполненная селективная защита позволяет сохранить оборудование. При отключении конкретного участка она допускает выполнить обратное включение питания автоматическим включением резерва (АВР) и свести к минимуму простой оборудования и перерывы в подаче электроэнергии потребителям.

Что такое селективность автоматических выключателей + принципы расчета селективности

Принцип работы селективности 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?

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.


Определить селективность при управлении аппаратов по времени можно при помощи следующей формулы:

  • tс.о.послед ≥ tк.пред.+ ∆t, где:
    • — tс.о.послед и tк.пред. — временные интервалы, через которые срабатывают отсечки автоматов, в зависимости от близости к источнику питания;
    • — ∆t — временная ступень селективности.

Карта селективности

Для того чтобы обеспечить максимальную защиту автоматических выключателей, нужна специальная карта селективности или её графическое изображение. Эта карта представляет собой своеобразную схему, где отображаются все совокупности токовых характеристик используемых устройств в электрической сети (пример представлен ниже).

Одно из основных правил защиты выключателей – все автоматы должны быть подключены друг за другом по очереди. Карта селективности предназначена для изображения характеристик всех этих приборов. Для её создания необходимо придерживаться ряда правил:

  • Установки защит должны исходить из одного напряжения;
  • Рисуя карту нужно правильно выбрать масштаб, чтобы были изображены все расчётные точки;
  • Помимо характеристик автоматов, следует указать максимальные и минимальные значения коротких замыканий в точках системы.

Как показывает практика, селективность защиты требуется не всегда. Её применяют, только если есть риск серьёзных повреждений. Когда при расчёте получаются высокие значения номиналов автоматов, рекомендуется установить рубильники или специальные селективные устройства.

Селективность автоматов ПУЭ

Существует свод правил устройств электроустановок (ПУЭ), где есть чёткие понятия, как эксплуатировать автоматические выключатели. В пункте 3.1.4. сказано: для того чтобы автоматы защиты не отключали устройства при кратковременных перегрузках, уставки выключателей нужно выбирать по номинальным токам электроприёмников.

Следует выделить ещё одно важное правило: в качестве устройств защиты должны использоваться предохранители и автоматические выключатели.

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.

Селективность автоматических выключателей: теория и практика

Проектируя новую электрическую сеть или реконструируя уже существующую, всегда необходимо придерживаться требований, которые создают условия надежной работы.

В частности, речь идет о селективности – согласовании рабочих характеристик защитных аппаратов на всех этапах распределения электроэнергии.

Это делается для того, чтобы в случае короткого замыкания или перегрузки сработал только тот защитный аппарат, в цепи которого возникла неисправность. При этом остальная часть электроустановки должна не отключаться, а оставаться в работе.

Например, если произошло короткое замыкание в розетке на кухне, то должен сработать групповой автоматический выключатель (на схеме аппарат с защитной характеристикой «В» и номинальным током в 10 А). Таким образом, должна отключиться только поврежденная линия «розетки кухни», а не вводной аппарат, отключая при этом всю квартиру.

Если отключения защитного аппарата по каким-либо причинам не произошло, то возникшую неисправность в розетке контролирует вышестоящий автоматический выключатель квартирного щитка.

Основные определения:

Селективность — согласование характеристик установленных последовательно аппаратов защиты таким образом, чтобы в случае аварии отключалась только та линия питания или часть схемы, где возникла неполадка.

Полная селективность — вид координации работы защитных аппаратов, при котором аппарат со стороны потребителя отключается раньше, чем аппарат со стороны источника питания. Отключение происходит во всем диапазоне возможного тока к.з. в данной сети влоть до значения максимальной отключающей способности нижестоящего аппарата.

Частичная селективность — вид координации работы защитных аппаратов, при котором аппарат со стороны потребителя осуществляет защиту до значения Is (предельного тока селективности). При этом аппарат со стороны источника питания не должен срабатывать.

Зона перегрузки — диапазон сверхтока, в котором за срабатывание автоматического выключателя отвечает тепловой расцепитель.

Зона короткого замыкания — диапазон сверхтока, в котором за срабатывание автоматического выключателя отвечает электромагнитный расцепитель.

Избирательность срабатывания устройств защиты достигается за счет согласования время-токовых характеристик. Например, для обеспечения селективной работы оборудования при перегрузках достаточно, чтобы номинальный ток защитного аппарата со стороны питания минимум на 1 ступень был выше номинального тока автоматического выключателя со стороны нагрузки.

Методы обеспечения селективности

В зоне перегрузки обычно реализуется время-токовый тип селективности. В зоне КЗ могут использоваться другие методы обеспечения селективности, о которых мы поговорим далее.

Временная селективность

Этот вид селективности обеспечивается благодаря разному времени срабатывания аппаратов защиты.

Время срабатывания ближайшего к защитному оборудованию аппарата защиты №1 настраивается на значение 0,02 с. На следующем этапе защиты отключение неисправности в цепи обеспечивается настройкой времени срабатывания аппарата 0,5 с. На последнем этапе выбирается время срабатывания выключателя – 1 секунда. Защита № 3 будет резервировать 2 нижестоящие защиты №1 и №2.

Токовая селективность

У всех защит №1, №2 и №3 выдержка по времени срабатывания минимальна: 0,02 с, однако значения срабатывания по току (уставки) отличаются: 200, 300 и 400 А соответственно. При возникновении в защищаемой сети короткого замыкания ток будет резко возрастать и вызывать срабатывание защит. Если защита №1 не сработает, то ее будет резервировать следующая защита №2.

Время-токовая селективность

Еще одним способом настройки защиты электроустановок до 1 кВ является согласование время-токовых характеристик применяемых автоматических выключателей.

Так, например, можно добиться избирательности срабатывания защиты, подобрав время-токовую характеристику выключателя В таким образом, чтобы она располагалась на определенном расстоянии ниже характеристики выключателя А. Эта зона определяется опытно-расчетным путем с учетом погрешностей срабатывания защит расцепителей. С учетом этой зоны строятся таблицы селективности.

Сегодня производители предоставляют своим клиентам уже готовые таблицы селективности, при помощи которых можно с уверенностью выбирать гарантированно селективные связки автоматических выключателей.

Выбирая аппараты защиты с учетом требований селективности защиты, вы повышаете не только надежность электроустановки, но и упрощаете работу по поиску поврежденного участка.

Создать селективную защиту, применяя аппараты разных производителей, проблематично, поэтому следует устанавливать защитные аппараты одного производителя, дополнительно пользуясь специальными таблицами селективности.

Селективность автоматических выключателей

Давайте разберемся, что такое селективность автоматических выключателей. При перегрузке или коротком замыкании в линии электросети должен сработать автоматический выключатель. При этом нам хочется, чтобы отключилась минимальная часть потребителей, а остальные продолжали работать.

При правильно настроенной селективности, должен сработать только автомат аварийной линии, а групповой автомат должен остаться включенным.

Таким образом, селективность автоматических выключателей – это такой подбор устройств в одной системе, при котором в случае аварийной ситуации на любом ее участке, отключение производилось одним автоматом, который отвечает только за данный участок, а другие автоматы при этом не срабатывали.

Другими словами, селективность — согласование работы установленных последовательно защитных аппаратов таким образом, чтобы в случае перегрузки или короткого замыкания отключалась только та часть установки, в которой возникла неисправность.

Какая может быть селективность при защите, построенной на обычных модульных автоматических выключателях? Мы располагаем выбором номинального тока и характеристики срабатывания: B, C и D. Невелик выбор, но не у всех есть возможность даже этим набором располагать: автоматы типов B и D продаются далеко не во всех магазинах.

Еще одна проблема – далеко не везде токи КЗ достигают величины, достаточной для срабатывания автоматов с характеристикой D. Если промышленные автоматы могут иметь фиксированную или регулируемую выдержку времени при срабатывании, то модульные автоматы такой роскоши не позволяют.

Рассмотрим типичный пример щитка квартиры или небольшого дома:

Здесь мы видим общий вводной автомат на 25А с характеристикой срабатывания С, две отходящих линии на розетки, защищенных автоматами С16, и одну линию на освещение, защищенную автоматом В10.

В зоне перегрузки обычно селективность соблюдается, а вот в зоне короткого замыкания не всё так просто. Ток срабатывания мгновенного расцепителя у автоматов типа В находится в пределах (3÷5)In, а у автоматов типа С в пределах (5÷10)In.

Причем заранее неизвестно, какая будет кратность срабатывания у конкретного автомата.

Например, у одного выключателя с характеристикой С она может быть равна 5, у другого из этой же коробки – 8 или 10. Допустим, мгновенный расцепитель АВ0 срабатывает при 5In, АВ1 – при 5In, АВ2 – при 10Inа ток короткого замыкания в точках К2-К4 равен 150А.

При замыкании в точке К2 ток будет достаточен для срабатывания как АВ1, так и АВ0, с точкой К4 ситуация аналогичная. Какой из двух автоматов сработает раньше, либо они сработают оба – неизвестно, как получится. При замыкании в точке К3 автомат АВ2 по отсечке вообще не сработает, АВ0 отключится раньше.

То есть селективности при коротком замыкании у нас нет вообще.

При токе замыкания 100А ситуация будет получше, потому что мгновенный расцепитель АВ0 при этом токе не будет срабатывать. АВ1 и АВ3 сработают мгновенно, а вот более грубый АВ2 так же, как и АВ0 будет работать в зоне перегрузки.

Обратимся к графику. Для АВ0 кратность тока равна 4, время срабатывания от 2 до 6 секунд. Для АВ2 кратность равна 6, время срабатывания от 1 до 3.5 секунд. Тоже есть вероятность того, что АВ0 сработает раньше.

Тоже нет полной селективности.

Мы рассмотрели довольно малые токи короткого замыкания, которые обычно бывают в слабых, сильно перегруженных сетях, либо на отдаленных розетках, в удлинителях и т.п. Чаще они имеют более высокие значения, и при этом все автоматы работают в зоне отсечки.

И какой из них сработает раньше, какой позже – это как повезет. Хороший вариант – поставить групповой автомат (АВ0 в нашем примере) с небольшой задержкой при срабатывании (полагаю, было бы достаточно 0.1-0.2с), но таких модульных автоматов в нашем ширпотребе нет.

Может быть, если есть возможность, имеет смысл АВ0 взять с характеристикой D. А АВ1 и АВ2 подобрать так, чтобы кратность срабатывания была поближе к минимальной.

Брать АВ0 более высокого номинала не стоит, так как он не будет уже выполнять функции подстраховки нижестоящих автоматов.

У модульных автоматических выключателей есть еще такой параметр, как класс токоограничения, который фактически отражает быстродействие электромагнитного расцепителя.

Казалось бы – чем быстрей, тем лучше, но для селективности имеет смысл поставить групповой автомат с более медленным срабатыванием, чтобы при КЗ на какой-то отходящей линии он не срабатывал вместе с автоматом этой линии. Хотя нет гарантий того, что автомат с меньшим классом токоограничения сработает медленней автомата с более высоким классом.

Вряд ли все производители придерживаются единых норм по этому параметру. Но если есть возможность поставить автомат с более высоким классом токоограничения на отходящую линию, то стоит так сделать.

При проектировании рассчитываются токи короткого замыкания в определенных точках электросети. На этих данных строится защита – так, чтобы при коротком замыкании или перегрузке в максимуме случаев срабатывал только один автомат, а именно тот, который расположен ближе всего со стороны источника питания.

В домашних условиях такой расчет провести не так уж и сложно, но обычно его не делают, а просто придерживаются такого правила: номинал автомата, находящегося со стороны потребителя, должен быть меньше, чем у автомата, находящегося со стороны источника.

Если вы прочитали и ничего не поняли, то могу порекомендовать небольшой видеоролик с ютуба:

Полной селективности на таких автоматах почти никогда не удается добиться, поэтому обычно приходят к какому-то разумному компромиссу. Но производители знают о такой проблеме, и разрабатывают селективные модульные автоматы.

Например, ABB уже несколько лет производит селективные модульные автоматические выключатели S750DR номиналом от 0,5 до 63А, внешне очень похожие на обычные автоматы, но с существенными отличиями внутри.

В каталоге АВВ приводит следующую схему:

Честно говоря, я ожидал увидеть немного другое. В моем представлении, устройство автомата должно было отличаться от обычного лишь механизмом замедления срабатывания электромагнитного расцепителя. На деле оказалось все сложней.

В каждом полюсе автомата S750DR два токовых пути, соответственно и два силовых контакта. При появлении сверхтока в цепи, главный контакт размыкается моментально, но ток через автомат проходит по дополнительному пути, через верхний по схеме контакт. В этой цепи стоит резистор 0.5 Ом.

Естественно, он не рассчитан на длительное протекание тока, но доли секунды он выдержит. За это время должен разомкнуться нижестоящий автомат. Если этого не происходит, то быстродействующий селективный тепловой расцепитель разорвет изолирующий контакт и селективный автомат оказывается в отключенном состоянии.

Иначе – селективный биметалл остывает и главный контакт автоматически переходит во включенное состояние. Я не знаю, откуда у автомата берутся силы на возврат главного контакта во включенное состояние, но производитель утверждает, что автомат работает именно так. Цена таких автоматов немалая: порядка 4-5 тыс.

рублей за полюс. Называются автоматы S751DR, S752DR, S753DR, S754DR, где последняя цифра означает количество полюсов.

Также на отечественном рынке предлагаются модульные селективные автоматы от Hager. Например, вот такая модель Hager HTS350E. 3 полюса, 50А, характеристика Е. Стоит порядка 28 тыс. рублей.

Селективность и время токовые характеристики автоматических выключателей

Во время проектирования электрической проводки и ещё на стадии формирования всех электроцепей и установки оборудования необходимо позаботиться о качественной защите.

Обеспечивают такую защиту два типа приборов – автоматика и УЗО, которые в нужный момент выполняют отключение части электропроводки от питания.

Для подобного выбора необходимо учитывать селективность автоматических выключателей , которая заключается в правильном расположении каждого автомата и его подключению к электропроводке.

Отключение производится с небольшой временной задержкой, которую также потребуется учесть при монтаже электрощитовой и установке автоматики. Можно рассчитать временную задержку и ампераж каждого выключателя автоматики для обеспечения максимальной защиты всей цепи.

Существует две ситуации, при которых срабатывает автоматика и УЗО – это короткое замыкание электропроводки или перенапряжение в сети. Правильно рассчитанная селективность автоматических выключателей позволит своевременно выполнить отключение и локализовать повреждённый участок электропроводки.

Автоматика срабатывает под воздействием теплового или магнитного расцепителя. Тепловой датчик срабатывает при возникновении зоны перегрузки или перенапряжения, а магнитный учитывает ситуации при возникновении короткого замыкания на каком-либо участке цепи.

Как выбрать автоматы защиты по их характеристикам?

Автоматы защиты в правильно смонтированном электрощите должны отвечать за каждый участок электропроводки и подключенное к ней оборудование.

То есть, каждый автомат может своевременно обесточить только один участок цепи, оставив остальные электроприборы и сеть в рабочем состоянии.

Кроме того, при необходимости автомат может быть отключён вручную, например, для ремонтных работ или замены оборудования.

Чтобы селективность автоматических выключателей соответствовала максимальному уровню обеспечения безопасности, автоматика должна располагаться в два ряда. Первый ряд автоматов отвечает за каждый участок электропроводки и подключенные к ней приборы, а второй обеспечивает защиту уже всей проводки в помещении, отсекая его полностью от питания.

Автоматические выключатели, отвечающие за безопасность подключения оборудования на каждом участке должны иметь меньший ампераж, чем главные автоматы, обеспечивающие защиту всей сети.

Принцип селективности автоматических выключателей обеспечивает подобное условие.

То есть, первый ряд автоматов будет отключать питание при возникновении короткого замыкания прежде главных автоматов и оставит в работе другие участки электроцепи помещения.

Как расположить автоматы защиты?

Расположить автоматы защиты следует исходя из принципа селективности и времятоковых характеристик.

То есть, тут учитываются время токовые характеристики автоматических выключателей и их номинал, который указан в соответствующей документации.

Автоматы с меньшим номиналом устанавливаются ближе к потребителям, а автоматика с большим номиналом обеспечивает общее подключение.

Аналогично выбирается автомат и по времени срабатывания. Приборы защиты, срабатывающие быстрее, устанавливаются в первом ряду.

Второй ряд формируется (он может состоять и из одного автомата) из приборов, время срабатывания которых будет дольше.

Чтобы определить, какой прибор в каком ряду будет установлен для селективности, необходимо выполнить расчеты автоматических выключателей , исходя из их характеристик.

Определение время токовых характеристик

Время токовая характеристика автоматического выключателя определяется отношением времени срабатывания автомата к току, который протекает через его цепь. То есть, подобная величина будет иметь вид кривой, отображающей связь между током во время работы сети и временем отключения приборов автоматики.

Если говорить более понятным языком, то автомат защиты будет отключен при достижении определенной температуры пластины из биметалла.

Нагрев пластины осуществляется за счёт повышения тока, проходящего через автомат.

Время токовые характеристики и показывают, насколько сильным должен быть ток, чтобы отключить автоматику, и за какое время произойдёт нагрев расцепителя и перевод прибора в отключенное состояние.

Рисунок отображает время токовую характеристику для обычного автомата защиты , а оси координат позволяют определить время нагрева расцепителя и срабатывания выключателя.

Ось абсцисс показывает отношение тока, который протекает через автомат, к его номинальному току.

Также на рисунке можно увидеть, что время отключение автоматики будет стремиться к бесконечности при значении I/Iн≤1.

Если говорить более понятным языком, то до момента, когда номинальный ток будет больше протекающего через автомат, либо равен ему, выключатель не отключится.

Также тут можно увидеть, что автомат защиты будет отключен гораздо быстрее, если значение I/Iн будет иметь большую величину.

Если рассматривать подобное значение для левой кривой, то оно должно составлять «7» и, соответственно, автомат перейдёт в отключенное состояние через 0,1 секунды.

Подбор номинала автоматического выключателя

Чтобы подобрать для конкретной цепи номинал автоматического выключателя можно воспользоваться одним из двух методов:

  • Провести самостоятельный расчёт;
  • Выбрать номинал в таблице для сечения используемых кабелей в проводке.

Наиболее простым будет, конечно же, выбор номинала для автоматов по таблице. Однако, это выполнить не всегда возможно, так как проводка может использовать сразу несколько вариантов сечения для кабелей. В таких ситуация выполняется расчет автоматического выключателя согласно мощности используемых потребителей, безопасность работы которых он и осуществляет.

Определив мощность всех приборов на участке цепи, вам будет необходимо высчитать потребляемый ток, то есть, ампераж данного участка. Он определяется отношением мощности к напряжению, то есть, делим рассчитанную нами мощность участка проводки на напряжение сети – 220В.

Например, для обогревателя мощностью 2,4 кВт такой расчёт будет иметь вид отношения:

Следующим этапом расчётов будет умножение полученного потребляемого тока на коэффициент погрешностей и потерь (учитывается старение проводки, её повреждение, некачественная изоляция и так далее), который составляет величину от 1 до 1,25.

В зависимости от используемых приборов этот коэффициент вы выбираете самостоятельно. Для освещения расчеты автоматического выключателя производится по минимальным значениям коэффициента – единице, а для более мощных приборов – печей или кондиционеров – 1,2-1,25.

Лучше всего для обычного бытового помещения выбрать средний коэффициент 1,1.

Определив необходимое для обеспечения защиты электропроводки значение, выбирается конкретный номинал автоматических выключателей, который будет наиболее близок к полученному числу. Для бытовых помещений такой номинал обычно составляет от 6 до 50 А.

Выбор автоматов по время токовой характеристике

Итак, номинал по нагрузке для электроцепи мы уже определили. Теперь необходимо провести расчет автоматического выключателя по его время токовым характеристикам .

Данный параметр позволяет, не только учесть время срабатывания конкретного автомата защиты, но и обеспечить безопасность всей цепи, предотвратив её отключение при коротком замыкании либо перенапряжении.

Селективность время токовых характеристик автоматических выключателей позволяют при неисправностях отключить только один автомат, и только часть приборов и оборудования, которые он питает. При верном расчёте времятоковых характеристик будет отключён автомат, который расположен ближе всего к неисправному потребителю или месту короткого замыкания.

Чтобы отключение первого ряда автоматов защиты, которые обеспечивают питание всего помещения или помещений, не произошло вследствие замыкания, его времятоковые характеристики должны быть выше. То есть, главные автоматы защиты по времени срабатывания будут больше, чем автоматика второго ряда.

Определяется времятоковая характеристика автоматических выключателей по буквенному значению в наименовании. Различают четыре уровня времятоковых характеристик – A,B,C и D.

  • Уровень «А» отличается повышенной чувствительностью. Такие автоматы могут быть использованы только для самых маломощных приборов, например, при организации участка цепи с освещением ;
  • Уровень «В» имеет также высокую чувствительность, но автомат уже можно будет установить для защиты нескольких не слишком мощных бытовых приборов;
  • Уровень «С» является оптимальным вариантом для бытового применения, так как свободно выдерживает перепады в сети при работе мощных приборов. Также срабатывает в случае перенапряжения или КЗ маломощного оборудования, включая осветительные приборы;
  • Уровень «D» имеет наименьшую чувствительность и устанавливается на таком оборудовании, как печи и кондиционеры.

Преимущества селективности автоматики

Итак, проведя расчёты и сверившись по всем показателям селективности, мы добиваемся обеспечения защиты. То есть, селективность автоматических выключателей позволяет:

  • Обеспечить максимальный уровень безопасности для людей и используемого оборудования;
  • Автоматически определить зону неисправности и локализовать данный участок без отключения питания всех помещений;
  • Поддерживать качественную работу и своевременное отключение для сохранения работоспособности оборудования.

Селективность автоматических выключателей

Здравствуйте, уважаемые читатели блога elektrobiz. ru! Сегодня поговорим о том, что такое селективность, для чего она нужна и как соблюсти это явление в электрической цепи в квартире, загородном доме, на даче.

Стоит начать с самого термина, чтобы максимально понять, что собой представляет данное свойство.

Что такое селективность:

Селективность — это специфическая особенность релейной защиты выявить повреждённый элемент проводки (замыкание, перегрузка) и отключить его близлежащими выключателями, не прекращая нормальную работу остальных зон электрической цепи. К примеру, при обычном коротком замыкании кондиционера, в первую очередь, отключается предохранитель питающий непосредственно кондиционер:

Основная и главная цель — безопасность. Кроме того упрощается поиск причины отключения, только представьте, что при замыкании в розетке у вас отключается весь подъезд. Попробуйте потом разобраться, что где как и почему
В каждый автоматический выключатель входит в 2 независимых друг от друга системы защиты:

  • От короткого замыкания
  • От перегрузки

При перегрузке:

Существует такое понятие как «номинальный ток автоматического выключателя».

Номинальный ток выбирается из разряда: 6, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 А (ампер).

При составлении проекта электроснабжения, например, нужно рассчитать ток через каждый автомат.

Тогда селективность будет соблюдаться автоматически. Такое свойство называют естественной селективностью автомата в диапазонах токов перегрузки.

При коротком замыкании:

Автоматические выключатели так же имеют вторую систему защиты, это «быстродействующая защита от короткого замыкания».

Производят автоматы номинальным условным током короткого замыкания: 3, 4.5, 6, 10 кА (килоампер) . Так же существует такая характеристика как «время размыкания цепи».

Эти две величины независимы друг от друга, но лучше соблюдать селективность по двум параметрам единовременно. Оба параметра учитываются типом автоматического выключателя: А, В, С, D.

Чаще всего в быту применяются автоматы типа С и если в вашей электросети последовательно включено не более 2 (двух) автоматов, в достижении селективности не возникнет проблем. Если же у вас последовательно включено 3 (три) и более автоматических выключателя, лучше обратиться к специалисту, для принятия специальных мер.

На этом мы подошли к концу пояснения понятия селективности автоматов. Все написанное касаемо диапазонов токов перегрузки, можно применять и к дифференциальным автоматическим выключателям, которые имеют еще два дополнительных вида защиты: по току утечки и току короткого замыкания. Об этом в другой раз.

Для закрепления знаний, предлагаю вам прокомментировать соблюдение селективности в квартире:

Подъездный щиток:

В квартире:

Селективность – это свойство защиты определять неисправный элемент

Эксплуатация электрических сетей с самого начала их появления изменилась до неузнаваемости. И в первую очередь упор был сделан на безопасность. И это понятно. Поэтому системы защиты всегда усовершенствуются, этот процесс никогда не останавливался.

Но тут перед разработчиками встала задача определения неисправностей по мере их серьезности. То есть, существуют ситуации, которые можно отнести к ненормальным, но приемлемым.

Есть ситуации, которые требуют оперативного вмешательства в виду возможности появления короткого замыкания и выхода из строя части электроустановки. Поэтому система защиты строилась на избирательности или селективности.

Итак, селективность – это качество защитной системы отличать неисправности электрических сетей или установок, выявлять их и отключать от работающих в нормальном режиме.

Современные системы электрической защиты могут иметь селективность:

В первом случае защита действует только в своей зоне. Во втором случае не только в собственной зоне, но и в соседней. При этом относительная селективность обеспечивается дополнительными приборами с разными функциями. К примеру, с определенной выдержкой времени, при котором он будет срабатывать.

Существует специальный стандарт, в котором определяются все виды селективности, его номер ГОСТ Р 50030.1. В этом документе подробно расписано, по каким критериям разделяется данное понятие. Рассмотрим основные.

Селективность по сверхтокам

В первую очередь обозначим, что такое сверхтоки. Это показатели электрического тока, которые превосходят параметры тока номинального. Это касается в первую очередь силы и напряжения.

Поэтому селективность в данном случае координирует работу нескольких устройств по установленным показателям. При этом учитывается тот факт, что каждое устройство имеет свой диапазон срабатывания.

Остальные же не реагируют на изменения параметров сети. То есть, получается следующая схема.

Существует определенная селективность между двумя автоматическими выключателями, которые расположены в схеме последовательно.

Так вот со стороны нагрузки выключатель разрывает цепь. А со стороны подачи тока он находится в замкнутом состоянии. То есть, последний обеспечивает током все остальные участки цепи.

Такая селективность называется частичная. Именно она обеспечивает неполную загрузку установки при необходимости устранить неполадки (короткое замыкание или перегруз) на одном участке.

При этом остальные работают в штатном режиме.

Селективность защиты в схемах электроснабжения

Следует отметить, что в зоне действия неселективной (мгновенной) токовой отсечки вышестоящего аппарата (обычно при значительных токах короткого замыкания вблизи мощных источников питания, определяемых расчетным путем) селективность у ряда производителей так же может быть обеспечена за счет так называемого «рефлексного отключения», когда энергия замыкания рассеивается на нижестоящем аппарате, обладающем функцией токоограничения (быстрое отключение до достижения максимального пика тока менее, чем за 10 мс). В этом случае энергии замыкания, пропускаемой через вышестоящий аппарат недостаточно для его срабатывания.

В распределительных щитах аварийного освещения и других систем обеспечения безопасности зданий необходимо обеспечить максимальную, желательно полную селективность защиты.

В обоснованных случаях допускается частичная селективность, если максимальный ток короткого замыкания не выходит за пределы диапазона токов, при которых выполняется условие селективности.

Нельзя допустить, что бы при коротком замыкании в отдельной групповой линии отключился вышестоящий (вводной) аппарат защиты.

Необходимо стремиться к уменьшению количества ступеней, используя, где это допустимо, на вводе в щиток выключатель нагрузки. В этом случае селективность должна быть обеспечена между автоматическими выключателями групповых линий и автоматическим выключателем, защищающим распределительную сеть.

При использовании выключателей нагрузки на вводе в щиток освещения удается значительно повысить надежность сети аварийного освещения в случае, если вышестоящий аппарат защиты обеспечивает полную селективность с групповыми аппаратами, по сравнению со схемой, когда на вводе в щиток предусматривают аппарат, обеспечивающий только частичную селективность. Если же вышестоящий аппарат, защищающий распределительную сеть, и и вводной аппарат в щиток, предусматриваются одинаковыми (обеспечивающими селективность с групповыми аппаратами), то это ведет к удорожанию и, как правило нерациональному усложнению схемы. При этом данные аппараты работают между собой не селективно. Селективное же их выполнение приводит к завышению вышестоящей защиты, увеличению сечений питающих линий и к неоправданным затратам. Поэтому подобные решения следует применять только в обоснованных случаях (например, при необходимости разделения зон ответственности эксплуатирующих организаций).

Часто в примечаниях к схеме распределительного щита можно увидеть фразу: «Допускается использовать оборудование других производителей, имеющее аналогичные параметры». Следует учитывать, что подбирать автоматические выключатели следует всегда с учетом их селективности.

В электрощитах многих зданий, построенных 30 – 40 лет назад, можно увидеть стандартные электрические щиты, в которых вводной автоматический выключатель установлен с номинальным током 100 А и автоматические выключатели отходящих линий на 10 и 16 А.

Если расчетный ток такого щита не превышает 40 – 50 А, то иногда службы эксплуатации здания получают предписание установить в щит вводной автоматический выключатель, соответствующий расчетному току.

И когда в такой щит устанавливают современный аппарат защиты, то при коротком замыкании в любой отходящей линии могут отключиться и вводной и групповой аппарат и даже только вводной автоматический выключатель. В щитах аварийного освещения подобное недопустимо.

Автор выражает глубокую признательность Сергею Волкову (АО «Атомэнергопроект»), за полезные советы и рекомендации, сделанные при подготовке статьи.

Выбор автоматических выключателей

Выбор автоматических выключателей должен вестись, исходя из параметров проводов и кабелей, по условиям защиты от перегрузок, по режиму короткого замыкания, по селективности, по типу время-токовой характеристики. Время отключения теплового расцепителя.. Предельная отключающая способность автоматического выключателя..

Координация аппаратов защиты.. Таблица селективности.. Номинальный ток автоматического выключателя..

Выбору автоматов должен предшествовать расчет электрических нагрузок и выбор сечений проводников.

Еще раз подчеркну, что автоматические выключатели защищают линии электрических сетей (провода и кабели) от перегрузок и сверхтоков коротких замыканий.

Поэтому расчет и выбор автоматических выключателей в первую очередь должен вестись, исходя из параметров проводов и кабелей (тип изоляции, материал и сечение токопроводящей жилы, количество жил). Точнее говоря – из предельно допустимой токовой нагрузки проводника.

Кроме того, аппарат защиты должен соответствовать еще ряду критериев правильного выбора.

Критерии выбора автоматических выключателей
Автоматические выключатели рассчитываются и выбираются:• по условиям защиты от перегрузок;• по типу время-токовой характеристики;• по режиму короткого замыкания;

Выбор АВ по условиям защиты от перегрузок

Автоматические выключатели имеют следующие виды защиты – тепловая, электромагнитная или комбинированная (тепловая и электромагнитная). В соответствии с СП31-110–2003 во внутренних сетях жилых зданий, как правило, следует применять автоматические выключатели с комбинированными расцепителями.
Для защиты от перегрузок предназначена тепловая защита. Параметром, определяющем ток срабатывания теплового расцепителя, является номинальный ток автоматического выключателя.
Рабочая характеристика автоматического выключателя должна отвечать условиям:

Iр.max ≤ Iн.а ≤ Iд.н , (1)

где Iд.н – предельно допустимый номинальный ток нагрузки проводника при расчетной температуре, А;
Iр.max – максимальный расчетный ток нагрузки, А.
Iн.а – номинальный ток автоматического выключателя, защищающего проводник, А

Пример 1. Выберем вводной автомат по защите от перегрузок.
Расчетные данные:
• максимальный расчетный ток на вводе Iр.max = 27,5 А;
• марка кабеля ВВГнг 3х10;

ПУЭ изд.7, табл.1.3.4. Кабель ВВГнг 3х10 выдерживает при расчетной температуре длительный номинальный ток, равный 50А. Это значение тока совпадает со стандартным значением номинальных токов выключателей. Поэтому в соответствие с условием (1) выбираем номинальный ток автоматического выключателя, равным 50А. Для вводного автомата предварительно выбираем ВА47-29 D50.

Пример 2. Выберем автоматический выключатель для групповой розеточной сети.
Дано:
• максимальный расчетный ток розеточной сети Iр.max = 6,4 А;
• марка кабеля ВВГнг 3х2,5;

Смотрим ПУЭ, табл. 1.3.4. Сечению кабеля 3х2,5 соответствует допустимый длительный ток нагрузки Iр.max = 21 А. В соответствии с условием (1) выбираем (в меньшую сторону) ближайшее стандартное значение номинального тока выключателя Iн.а = 20 А.
Для розеточной сети выбираем ВА47-29 С20.

Время отключения теплового расцепителя зависит от значения тока перегрузки и время-токовой характеристики автоматического выключателя.

Время-токовая характеристика покозана на рис.1. Рассмотрим ее внимательно:

Рис.1
• характеристика комбинированного расцепителя имеет две ступени. Участок характеристики с плавной зависимостью времени срабатывания выключателя от тока отвечает за тепловую защиту. Участок справа (мгновенное расцепление) характеризует работу выключателя в режиме короткого замыкания.
• время-токовая характеристика состоит из двух линий. Область графика, ограниченная этими двумя линиями, называется зоной срабатывания. Она определяется погрешностью теплового и электромагнитного расцепителей, погрешностью уставок, температурными условиями.
• верхний участок характеристики не пересекается с осью времени. Это означает, что тепловая защита надежно срабатывает лишь при токе нагрузки, превышающем номинальный ток выключателя.

Делаем выводы:
• время срабатывания тепловой защиты обратно пропорционально току перегрузки.
Действительно, если при кратности номинального тока, равной 2 тепловой расцепитель может сработать в интервале времени от 15сек. до 2минут, то при кратности 1,5 в интервале времени от 1мин. до 40мин.
• для надежного срабатывания теплового расцепителя требуется ток, превышающий номинальный ток автоматического выключателя (согласно ГОСТ Р 50571.5-94 его практически принимают равным току срабатывания при заданном времени срабатывания для автоматических выключателей).

Все то время, которое необходимо для срабатывания теплового расцепителя, провода и кабели будут работать с перегрузкой, а значит нагреваться. Поэтому к выбору аппаратов защиты линий электрических сетей от перегрузок (в соответствии с сечением проводов и кабелей) нужно подходить с особой ответственностью.

Выбор автомата по типу время-токовой характеристики

Время-токовая характеристика – это кривая, построенная в координатах тока и времени и отражающая взаимосвязь этих параметров в определенных условиях эксплуатации. Международный стандарт МЭК 60898–95 определяет три типа характеристик мгновенного расцепления: В, С и D.

Автоматические выключатели российских производителей выпускаются по ГОСТ Р 50345, который полностью соответствует МЭК 60898–95.
На рис.2 представлены все три типа время-токовых характеристик:

2
Здесь на вертикальной шкале – время срабатывания автоматического выключателя в секундах, а на горизонтальной шкале – отношение тока нагрузки к номинальному току автоматического выключателя. На графиках видно, что области срабатывания выключателей с характеристиками В, С и D сдвинуты по оси токов.

Диапазоны мгновенного расцепления выключателя в зависимости от кратности сверхтока по отношению к номинальному Iн.а приведены ниже:

Тип время-токовой характеристики Диапазон кратности I/Iн.

а
В от 3 до 5
С от 5 до 10
D от 10 до 14

Выбор автоматических выключателей по типу защитных характеристик производится, исходя из характера нагрузки. В электрических сетях жилых зданий в основном используются автоматические выключатели с характеристиками типов В и С. В электроустановках, где нагрузка носит индуктивный характер и имеют место значительные пусковые токи, нужно использовать выключатели с расцеплением типа D.

Выбор автоматического выключателя по режиму короткого замыкания

При выборе автоматических выключателей по режиму короткого замыкания защитный аппарат проверяется по номинальной отключающей способности и времени отключения полного тока КЗ.
Номинальная отключающая способность – максимальный ток короткого замыкания, который данный автомат способен отключить и остаться в работоспособном состоянии.

ГОСТ Р 50345 определяет следующие стандартные значения номинальной отключающей способности :

1500, 3000, 4500, 6000, 10 000 (А).

Для выбора выключателя по отключающей способности нужно рассчитать токи КЗ на шинах вводного устройства, на шинах распределительного щита и у наиболее удаленного потребителя.

Отметим, что для расчета режима КЗ на всех участках проектируемых сетей проектировщику необходимо знать токи КЗ на высокой стороне подстанции или шине РУНН, а это находится в компетенции электроснабжающей организации. Обычно эти вопросы согласовываются со специалистами электросетей при оформления заявки на получение ТУ.

Важно, чтобы ток КЗ в точке присоединения был вписан в ТУ.
Выполнив расчет режима короткого замыкания в проектируемых сетях, выбирают аппараты защиты по номинальной отключающей способности.

В соответствии с ГОСТ Р 50571.5-94 п. 434.3.

2:
• время отключения полного тока КЗ в любой точке сети не должно превышать времени, в течение которого температура проводников достигает предельно допустимого значения.
Значения предельно допустимых температур нагрева проводников при КЗ приведены в ПУЭ, п. 1.4.

16
• для короткого замыкания продолжительностью до 5 с время t, в течение которого превышение температуры проводников от наибольшего значения допускаемой температуры в нормальном режиме до предельно допустимой температуры может быть приблизительно подсчитано по формуле:

√t = K∙ S/I

где t – продолжительность, с;
S – сечение, мм2;
I – действующее значение тока короткого замыкания, А;
K = 115 – для медных проводников с поливинилхлоридной изоляцией;
K = 135 – для медных проводников с резиновой изоляцией, с изоляцией из сшитого полиэтилена;
K = 74 – для алюминиевых проводников с поливинилхлоридной изоляцией;
K = 87 – для алюминиевых проводников с резиновой изоляцией, с изоляцией из сшитого полиэтилена;

ПУЭ п.1.4.16. Температура нагрева проводников при КЗ должна быть не выше следующих предельно допустимых значений, º С

Селективность автоматических выключателей что это принцип организации виды

Характеристики автоматов

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.

Определить селективность при управлении аппаратов по времени можно при помощи следующей формулы:

  • tс.о.послед ≥ tк.пред. ∆t, где:
    • — tс.о.послед и tк.пред. — временные интервалы, через которые срабатывают отсечки автоматов, в зависимости от близости к источнику питания;
    • — ∆t — временная ступень селективности.

Существует свод правил устройств электроустановок (ПУЭ), где есть чёткие понятия, как эксплуатировать автоматические выключатели. В пункте 3.1.4. сказано: для того чтобы автоматы защиты не отключали устройства при кратковременных перегрузках, уставки выключателей нужно выбирать по номинальным токам электроприёмников.

Следует выделить ещё одно важное правило: в качестве устройств защиты должны использоваться предохранители и автоматические выключатели.

Автоматический выключатель (АВ, автомат) — устройство, отключающее участок электрической цепи при возникновении в ней проблем (короткого замыкания, перегрузки и так далее). Автомат реагирует на превышение величины тока выше допустимого параметра, разрывает участок и защищает электрооборудование от повреждения и возможного возгорания.

Любое устройство, реагирующее на повышенные токи и работающее по принципу МТЗ, выполняет несколько функций:

  1. Быстрый разрыв поврежденной цепи для защиты от распространения повреждения.
  2. Селективная работа и надежность. Здесь подразумевается определение завышенного тока и его б езошибочное отключение автоматом , ближе всего находящимся к месту повреждения.
  • Ток перегрузки — возникает при одновременном включении большой нагрузки или при выходе из строя одно го из подключенных устройств.
  • Ток КЗ — процесс, который имеет место при непосредственном касании фазы и нуля, без наличия какой-либо нагрузки.

В теории для каждого их токов может быть вычислено индивидуальное время отключения, имеющее разную величину (от 1-2 секунд до 10-15 минут и более). С другой стороны, ложная работа должна быть исключена. Если протекающий в цепи ток не несет риска для проводников и электроприборов, то в его отключении нет необходимости.

Это значит, что при установке тока перегрузки должна быть учтена реальная нагрузка защищаемой цепи. Не менее важный момент — проверка защиты перед подключением на факт точного определения тока и времени срабатывания.

Автоматические выключатели имеют три типа расцепителей:

  1. Механический — подразумевает ручное отключение и включение устройства.
  2. Электромагнитный — расцепитель , позволяющий быстро отключать токи КЗ.
  3. Тепловой — наиболее сложное устройство, обеспечив ающее защиту от тока перегруза.

При выборе АВ уделяется внимание двум показателям — параметрам соленоида и теплового расцепителя. Определяются они по буквенному обозначению, нанесенному на автомате. Маркировка выполнена в виде латинской буквы, прописанной перед цифрой, отражающей номинальный ток устройства.

По упомянутой выше цифре можно определить:

  1. Параметры соленоида, встроенного в АВ, то есть на какие токи будет реагировать устройство.
  2. Параметры теплового элемента — биметаллической пластины, которая нагревается при достижении определенного тока, изгибается и разрывает цепочку. Данная з ащита гарантирует своевременное отключение в случае перегруза. Регулировка тока отключения возможна путем поджатия (ослабления) пластинки.

Ниже рассмотрим характеристики каждого из типов автоматов с позиции основных параметров — назначения, а также зависимости нагрузочного тока и времени отключения цепи при конкретном токе.


Сегодня популярны автоматические выключатели со следующими характеристиками:

  • MA — автомат без теплового расцепителя . Такое устройство будет полезно для защиты от токов КЗ, но при обычной перегрузке (незначительном превышении тока выше номинального значения) отключения не произойдет. К примеру, для защиты электродвигателей больше подойдет МТЗ на базе специальных реле;
  • A — автомат с тепловым расцепителем и соленоидом . Наименьший ток, при котором устройство сработает — 1.3 I н ом . Время срабатывания при протекании так ого тока — около 60 минут. При достижении параметра, равного 2 I н ом и более в работу вступает электромагнитный р асцепитель , отсекающий поврежденный участок за 0.05 секунд. Если по какой-то из причин отсечка не работает, отключение все равно произойдет, но уже действием теплового элемента . Срабатывание в таком случае происходит с большей выдержкой — 20-30 секунд. При 3-х кратном токе нагрузки отсечка гарантированно сработает за сотые доли секунды;

Автоматы A подходят для участков, где кратковременный перегруз в нормальном режиме работы исключен. В качестве примера можно привести схемы с полупроводниковыми элементами, которые бояться даже незначительного превышения тока;

  • B — характеристика, которая схожа с рассмотренной выше характеристикой A . Отличие заключается лишь в токе отключения отсечки (электромагнитного расцепителя ). Здесь ток срабатывания не 2 I н ом , а от 3 I н ом и более. Время отключения — 0.015 секунд. Время работы теплового элемента при 3-кратной перегрузке — 4-5 секунд. Гарантия отключения автомата — при токе 5 I н ( для переменного тока) и при токе 7 .5 I н ом (для постоянного тока).

Сфера применения автоматов с характеристикой B — цепи освещения, а также сети, где перегрузки имеют кратковременный характер или же их нет совсем.

  • C — характеристика автомата, которая пользуется наибольшим спросом в среде электриков. Главное преимущество таких автоматических выключателей — лучшая перегрузочная способность (если сравнивать с характеристиками A и B ). Из основных параметров стоит выделить — минимальный ток, при котором срабатывает соленоид — 5 I н ом . При таком же токе время срабатывания теплового элемента составляет 1.5 секунды. Гарантированно отсечка работает при следующих параметрах — 10 I н ом для переменного и 15 I н ом для постоянного тока

Автоматы C — лучший вариант для цепей, имеющих смешанный тип потребителей, и без больших пусковых токов. Вот почему автоматические выключатели с характеристикой C все чаще применяются в быту;

  • D — характеристика , отличающаяся широкими воз можностями в плане перегруза . Минимальный предел тока, при котором срабатывает отсечка (ЭМ соленоид) — 10 I н. При этом же показателе тока расцепитель сработает за 0.4 секунды. Устройство с характеристикой D гарантированно сработает при токе 20 I ном. Данный тип автоматов чаще всего монтируется для защиты электрических двигателей, в момент пуска которых имеют место большие токи;
  • K — характеристика автомата, особенная широким диапазоном между предельными токами срабатывания отсечки в цеп ях различных токов (переменного и постоянного) . Соленоид АВ с характеристикой K может отключить ток равный 8 I ном, а гарантированные токи отключения составляют 12 I ном — переменного и 18 I ном — для постоянного тока . Работает отсечка через 0.02 секунд ы . Тепловой элемент отличается высокой чувствительностью и может среагировать на ток, превышающий номинальный показатель на 5%. Благодаря своим характеристикам, автоматы K часто применяются в цепях с потребителями, имеющим и индуктивный характер нагрузки;
  • Z — характеристика автомата, также подразумевающая различия между токами срабатывания отсечки в цепях постоянного и переменного тока. Соленоид срабатывает при токе 2 I ном. Гарантированный ток, при котором будет работать соленоид — 3 I ном — для переменного и от 4.5 I ном — для постоянного тока . Тепловой элемент обладает высокой чувствительностью и срабатывает уже в случае превышения номинального тока на 5%. Используются автоматы с классификацией Z только для питания цепей с электронными устройствами.

Это свойство еще именуют избирательностью. Селективность позволяет надежно эксплуатировать электрохозяйство благодаря правильному подбору защитных устройств.Для любой электрической схемы применяется иерархия автоматов защиты, разделяющие электропроводку с потребителями на определенные участки — электрические цепи, даже когда ток идет от источника к потребителю напрямую, минуя промежуточные звенья. Неисправность в этой самой простой схеме может возникнуть внутри:

  • генератора;
  • приемника;
  • или соединительных проводов.

Каждый из этих случаев требует своего технического решения, которое позволит быстрыми способами надежно выявить и локализовать поврежденный участок.

Селективность определяет правила установки и совместимости защит. Для этого вся система электроснабжения разбивается на отдельные составные участки, делится на зоны с включением в них отключающих аппаратов, реагирующих на появление неисправностей.

Виды селективности

Принцип абсолютной селективности подразумевает отключение возникающих повреждений исключительно в своей зоне.Защиты, выполненные по относительному принципу, реагируют на неисправности своего и соседних участков. Они могут сработать по любому пусковому фактору. Поэтому для исключения ложных отключений их наделяют дополнительными функциями:

  • величиной выдержки времени на срабатывание;
  • уставками по току, напряжению, частоте, электрическому сопротивлению, направлению мощности или другим параметрам сети.

Этот принцип можно продемонстрировать схемой.

Для объяснения ее работы все автоматы наделены одной уставкой тока отсечки в 25 ампер, но отключают поврежденный участок с разным временем.При возникновении неисправности в схеме любого потребителя, например, запитанного от автоматического выключателя №3, ток короткого замыкания почувствуют автоматы:

  • неисправного участка №3;
  • распределительного щита №2;
  • ГРЩ №3.

Выдержка времени на срабатывание 0,1 сек самая маленькая у автомата №3. Он сработает первым, локализовав неисправность. Ток повреждения прервется, а автоматические выключатели №2 и №1 останутся включенными для продолжения электроснабжения потребителей зон №4 и №5.

селективность по току сробатывания

Подбор автоматических выключателей по времени срабатывания

Часто задача согласованной работы автоматических выключателей со стороны нагрузки и питания во всём диапазоне сверхтоков остаётся нерешённой, что приводит к авариям. «Не так давно в одном крупном банке из-за чайника, случайно включённого в розетку «чистых» сетей 1, и отсутствия полной селективности в распределительных шкафах были обесточены все компьютеры на этаже, что привело к потере полугодового отчёта», — рассказывает Алексей Азаров, начальник отдела электрических сетей и систем компании «ЭкоПрог».

До недавнего времени полную селективность можно было реализовать, установив в качестве вводного устройства в распределительном щите вместо модульного автоматического выключателя аппарат в литом корпусе. Для указанного оборудования возможны такие способы координации рабочих характеристик, как временной, энергетический и зонный2. Но данное решение не всегда целесообразно, так как оно приводит к таким последствиям, как:

  • удорожание проекта;
  • увеличение занимаемых распределительными шкафами площадей – аппараты в литом корпусе и воздушные автоматические выключатели по своим габаритам значительно превосходят модульное оборудование;
  • сложности в установке и эксплуатации (аппараты в литом корпусе оснащаются электронными расцепителями, которые нуждаются в настройке).

«Заменить модульные автоматические выключатели на аппараты защиты другого типа для инженера означает пожертвовать компактностью и единообразием технических решений, а это не всегда возможно, — утверждает Павел Томашёв, инженер по группе изделий компании АББ, лидера в производстве силового оборудования и технологий для электроэнергетики и автоматизации.

— Специально для того, чтобы решить проблему обеспечения полной координации между модульными аппаратами защиты, наша компания разработала новый селективный автоматический выключатель серии S750DR. Данное устройство – новинка для нашей страны. Оно представляет решение для достижения согласованности рабочих характеристик, при котором невозможно одновременное отключение вышестоящего и нижестоящего аппаратов.

Селективный модульный автоматический выключатель обеспечивает координацию рабочих характеристик аппаратов защиты независимо от напряжения сети. Такой аппарат защиты не требует дополнительного питания для замыкания/размыкания контактов и для выполнения защитной функции, поскольку устройство является электромеханическим.

Рассмотрим схему внутреннего устройства селективного модульного автоматического выключателя, представленную на рис. 1. На иллюстрации видны два токовых пути. Один из них — основной, состоит из тех же элементов, что и в обычном автоматическом выключателе: электромагнитной катушки (мгновенный расцепитель), биметаллической пластины (расцепитель перегрузки) и блока основных контактов.

Ознакомимся с принципом действия селективного модульного автоматического выключателя на практике. В системе, где в качестве вводного устройства используется селективный модульный автоматический выключатель, а в качестве нижестоящего аппарата – обычный автомат, короткое замыкание может произойти в линии нагрузки или между вводным и отходящим устройствами.

1. Короткое замыкание в линии нагрузки

В момент аварии сработают расцепители аппарата со стороны нагрузки и основного токового пути автоматического выключателя со стороны питания. Однако при этом ток продолжит протекать по дополнительному контуру вводного устройства. Так как аппарат со стороны нагрузки сработал (например, время срабатывания автомата S200 от АББ около 5-8 мс) и отключил повреждённый участок цепи, пружина снова замкнёт блок контактов в основном пути селективного автоматического выключателя. Таким образом, обеспечивается непрерывное протекание тока и бесперебойность питания нагрузок.

2. Короткое замыкание между вводным и отходящим аппаратами защиты

В момент аварии так же, как и в предыдущем варианте, размыкаются контакты селективного аппарата. Далее, поскольку авария не устранена, селективный биметалл с небольшой задержкой по времени размыкает контакты в дополнительном токовом пути и блокирует пружину. Разомкнутыми остаются и основной, и вторичный контур, что и обеспечивает защиту от к.з.

Виды селективности

Он резервирует работу защит участка №3, но дополнительно отключает потребителей цепочек №4 и 5 на которых ток КЗ отсутствовал.

Если по каким-то причинам этот автоматический выключатель тоже окажется неисправным, то функцию устранения токов замыкания выполняет защита главного распределительного щита (ГРЩ) автоматом №1. Следует представлять, что она через 1 сек обесточит не только участки зон №3, 4 и 5, запитанные от выключателя РЩ №2, но также других потребителей, которые подключены к дополнительным распределительным щитам ГРЩ №1.

При КЗ в цепях потребителя №3, 4, или 5 отключаются вначале автоматический выключатель поврежденного участка, а автомат №2 резервирует его работу. В свою очередь, исправность защиты распределительного щита страхует выключатель №1 ГРЩ.

Устройство защитного отключения контролирует состояние схемы на отсутствие токов утечек. Наибольшее значение уставки в 300 mA назначается защитам ГРЩ №1. Самые маленькие уставки 30 mA выставляются на УЗО конечных присоединений. В РЩ головное УЗО №2 настраивается на срабатывание промежуточных значений 100 mA.

На практике уставки для защит выставляются по комбинированному методу с учетом совмещения принципов селективности по времени, току и другим параметрам, дополняющих надежность рабочей схемы.

  • Ток перегруза — параметр, который незначительно отличается от номинального тока . Он может иметь кратковременный характер, поэтому в мгновенном отключении нет нужды — процесс происходит с задержкой . Д ля 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 про водов и электроприемников .

Классификация

Что такое селективность автоматов, можно представить в виде их подборок и схем подключения.

  1. Полная. При последовательном подключении нескольких аппаратов на сверхтоки реагирует тот, который расположен ближе к аварийной зоне.
  2. Частичная. Защита аналогична полной, но действует только до определенной величины сверхтока.
  3. Временная. Когда у последовательно подключенных аппаратов с одинаковыми токовыми характеристиками устанавливается разная временная выдержка на срабатывание с ее последовательным увеличением от участка с неисправностью до источника питания. Временная селективность автоматов используется с целью подстраховки друг друга по скорости отключения. Например: первый срабатывает через 0,1 сек, второй — через 0,5 сек, третий — через 1 сек.
  4. Токовая. Селективность аналогична временной, только параметром является максимально-токовая отсечка. Аппараты выбирают в сторону уменьшения уставки от источника питания до объектов загрузки (например, 25 А на вводе и далее, 16 А к розеткам и 10 А — к освещению).
  5. Времятоковая. В автоматах предусмотрена реакция на ток, а также — время. Автоматы делятся на группы A, B, C, D. На них организовать временную селективность при КЗ (коротком замыкании) сложно, поскольку характеристики аппаратов налагаются друг на друга. Максимальный защитный эффект достигается в группе A, которая применяется преимущественно для электронных цепей. Наиболее распространены устройства типа С, но бездумно и где попало устанавливать их не рекомендуется. Группа D применяется для систем электропривода с большими пусковыми токами.
  6. Зонная. За работой электросети следят измерительные устройства. При достижении порога уставки (заданного предельного значения) данные передаются в центр контроля, где выбирается автомат для отключения. Способ используется в промышленности, поскольку является сложным, дорогостоящим и требующим отдельных источников питания. Здесь применяются электронные расцепители: при обнаружении неисправности нижерасположенный автомат подает сигнал вышерасположенному и тот начинает отсчитывать интервал времени, составляющий около 50 мсек. Если расположенный ниже выключатель за это время не сработает, включается тот, который расположен выше по цепи.
  7. Энергетическая. Автоматы имеют высокое быстродействие, за счет чего ток КЗ не успевает достичь максимума.

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.

Селективная защита работает в основном при превышении номинала In автоматического выключателя, т. е. при небольших перегрузках. При коротких замыканиях добиться ее значительно сложней. Для этого производители продают изделия с таблицами селективности, с помощью которых можно создавать связки с избирательностью срабатывания.

Для проверки избирательности между вышестоящим и нижестоящим аппаратами находится пересечение строки и столбца, где «Т» — это полная селективность, а число — частичная (если ток КЗ меньше указанного в таблице значения).

Графическое изображение селективности

Для надежной токовой защиты электропроводки необходима карта селективности. Она представляет собой схему времятоковых характеристик аппаратов, установленных поочередно в цепи. Масштаб выбирается так, чтобы по граничным точкам было видно защитные свойства аппаратов. На практике карты селективности в проектах преимущественно не используются, что является большим недостатком и приводит к отключениям электричества у пользователей.

Соотношение номиналов должно быть как минимум 2,5 для обеспечения селективности. Но даже у них есть общие зоны срабатывания, хотя и небольшие. Только при соотношении 3,2 не наблюдается их пересечение. Но в этом случае один из номиналов может получиться завышенным и придется установить после автомата проводку большего сечения.

В большинстве случаев селективность защиты не требуется. Она нужна только там, где могут возникнуть серьезные последствия.

Если в расчете получаются завышенные значения номиналов автоматов, на вводе устанавливают рубильники или выключатели нагрузки.

Можно также применять специальные селективные автоматы.

Приложение А (справочное). Примеры селективности между аппаратами защиты от сверхтоков, примеры градации селективности применительно к автоматическим выключателям

Требования к РЗСТ содержатся в стандартах серии IEC 60255.Надежный источник питания снабжает энергией РЗСТ, трансформаторы тока контролируют ток в цепи системы. Выход реле обеспечивает ввод в электрическую систему расцепления неавтоматического коммутационного устройства. Например, управление независимым расцепителем неавтоматического выключателя.

Номинальный кратковременно допустимый ток () автоматического выключателя должен быть равен или превышать ожидаемый ток в точке установки при соответствующей нормированной уставке по времени РЗСТ. Установленная характеристика перегрузки РЗСТ должна быть сопоставима с работоспособностью автоматического выключателя.

РЗСТ, объединенное с коммутационным устройством, может быть использовано в качестве альтернативы автоматическому выключателю со встроенным защитным реле. Как правило, РЗСТ устанавливают на вводе источника питания в электроустановку, например вводные распределительные панели среднего и низкого напряжения (см. рисунок 11).

1 — автоматический выключатель среднего напряжения и Тх; 2 — главный автоматический выключатель низкого напряжения; 3 — фидерные автоматические выключатели низкого напряжения; 4, 5 и 6 — реле защиты от сверхтоков (РЗСТ); 7 — распределительная сеть низкого напряжения

Рисунок 11 — Схематическая диаграмма главной распределительной системы с защитой посредством реле защиты от сверхтоков (РЗСТ)

Системный разработчик может выбрать назначения РЗСТ для обеспечения защиты, чувствительности, селективности и коммуникаций, необходимых в силовой системе питания.Изготовители РЗСТ предоставляют подробные инструкции по применению с рекомендациями по применению в измерительной цепи трансформаторов тока и их местоположению в системе.

Селективность между РЗСТ, включенными последовательно, и между РЗСТ и другими устройствами защиты от сверхтоков достигается посредством программируемых время-токовых характеристик устройства таким же способом, что и для автоматических выключателей (см. 5.1).Примечание — Полное время срабатывания автоматического выключателя, объединенного с РЗСТ, должно учитывать также и время срабатывания РЗСТ при установлении селективности с другими устройствами согласно 5.1.

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 К.З.

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 одинакого номинала, например 16А, то по логике вещей первый должен отключиться автомат «B». На практике это не совсем так.

Для начала сравним цены на автоматы с разными характеристиками:

  • Выключатель автоматический однополюсный 16А C ВА47-29 4.5кА 103 рубля
  • Выключатель автоматический однополюсный 16А В ВА47-29 4.5кА 108 рублей

разница в стоимости не сильно заметна, возьмем что то поприличнее:

  • Выключатель автоматический однополюсный 16А С S201 6кА (S201 C16) 314 рублей
  • Выключатель автоматический однополюсный 16А В S201 6кА (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» производиться в разы больше чем остальных характеристик, что и влияет на конечную цену.

Введение

В стандартах на низковольтную коммутационную и защитную аппаратуру IEC 60947, IEC 60297, IEC 60898-1 и IEC 61009-1 приведены характеристики для защиты от сверхтоков, термины и определения, относящиеся к способности аппаратов коммутировать токи ниже уровня максимальной коммутационной способности.На практике, при последовательной установке аппаратов в одной цепи принимается во внимание зависимость между их характеристиками для достижения оптимального подбора аппарата с учетом случая коммутации тока короткого замыкания другим аппаратом.

Способность аппаратов, стоящих в одной цепи к селективности в зоне сверхтоков, позволяет проектировщику избегать отключений от источника питания цепей, критичных к обеспечению непрерывности питания. Это также обеспечивает более высокую устойчивость оборудования и систем, что позволяет не прибегать к сложным инженерным решениям и снизить затраты.

Селективность посредством определенного ряда токов повреждения вплоть до токов выше, чем ожидаемый повреждающий ток в точке установки, не всегда возможна или необходима. Более экономичное решение может быть основано во многих случаях на установлении предела селективности с учетом принятия допущения низкой вероятности возникновения большого повреждающего тока короткого замыкания.

Если коммутационные защитные аппараты применяются в качестве резервной защиты нижестоящего оборудования, руководство по их применению приведено в IEC/TR 61912-1.Настоящий стандарт может быть использован при разработке стандартов на конкретные виды комплектных устройств распределения и защиты, в которых излагаются требования по установлению селективности отключения аппаратов в зоне токов перегрузки и короткого замыкания и приводятся соответствующие характеристики, которые могут возникнуть при нормальном или аномальном применении.

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.

— IEC 60255-3, IEC 60255-6, IEC 60255-8, IEC 60255-12;- IEC 60269-1, IEC 60269-2, IEC 60269-3, IEC 60269-4;- IEC 60898-1;- серия стандартов IEC 60947;- IEC 61008-1;- IEC 61009-1.Настоящий стандарт не рассматривает другие виды защиты, такие как защита от реверсивного включения, непосредственная защита и зонная защита.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы следующие нормативные ссылки*. Если нормативные ссылки датированы, то должно применяться только указанное издание. Для недатированных ссылок применяется последнее издание с учетом применения имеющихся изменений._______________* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке.

— Примечание изготовителя базы данных.IEC 60255 (все части) Measuring relays and protection equipment (Реле электрические)IEC 60269-1 Low-voltage fuses — Part 1: General requirements (Предохранители плавкие низковольтные. Часть 1. Общие требования)IEC 60269-2 Low-voltage fuses — Part 3: Supplementary requirements for fuses for use by skilled persons (fuses mainly for industrial) — Examples of standardized systems of fuses A to J (Предохранители плавкие низковольтные. Часть 2.

Дополнительные требования к плавким предохранителям, используемым квалифицированным персоналом (главным образом, промышленного назначения). Примеры стандартизированных систем плавких предохранителей от А до J)IEC 60269-3 Low-voltage fuses — Part 3: Supplementary requirements for fuses for use by unskilled persons (fuses mainly for household or similar applications) — Examples of standardized systems of fuses A to F (Предохранители плавкие низковольтные. Часть 3.

Дополнительные требования к плавким предохранителям, используемым неквалифицированным персоналом (главным образом, бытового и аналогичного назначения). Примеры стандартизированных систем плавких предохранителей от А до F)IEC 60269-4 Low-voltage fuses — Part 4: Supplementary requirements for fuse-links for the protection of semiconductor devices (Предохранители плавкие низковольтные. Часть 4.

Дополнительные требования к плавким вставкам для защиты полупроводниковых устройств)IEC 60898-1 Electrical accessories — Circuit-breakers for overcurrent protection for household and similar installations — Part 1: Circuit-breakers for a. с operation (Аппаратура малогабаритная. Выключатели автоматические для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения. Часть 1.

Contactors and motor-starters — AC semiconductor motor controllers and starters (Низковольтная коммутационная аппаратура и аппаратура управления. Часть 4-2. Полупроводниковые контакторы и пускатели переменного тока)IEC 60947-6-2 Low-voltage switchgear and controlgear — Part 6-2: Multiple function equipment — Control and protective switching devices (or equipment) (CPS) (Низковольтная коммутационная аппаратура и аппаратура управления. Часть 6.

Оборудование многофункциональное. Раздел 2. Коммутационные устройства управления и защиты (для оборудования) (КУУЗ))IEC 61008-1 Residual current operated circuit-breakers without integral overcurrent protection for household and similar uses (RCCBs) — Part 1: General rules (Выключатели автоматические управляемые дифференциальным (остаточным) током без встроенной защиты от сверхтоков (ВДТ) бытового и аналогичного назначения. Часть 1.

Общие требования)IEC 61009-1 Residual current operated circuit-breakers with integral overcurrent protection for household and similar uses (RCBOs) — Part 1: General rules (Выключатели автоматические управляемые дифференциальным (остаточным) током со встроенной защитой от сверхтоков (АВДТ) бытового и аналогичного назначения. Часть 1.

3 Термины, определения и условные сокращения

3.1 Алфавитный перечень определений и характеристик

Селективность отключения

Согласование характеристик автоматических выключателей, каскадирование

Метод каскадирования (filiation – фр) заключается в ограничении тока короткого замыкания с помощью токоограничивающего автоматического выключателя, что позволяет использовать во всех цепях, расположенных ниже места его установки, коммутационные аппараты с гораздо меньшими отключающими способностями и термической и электродинамической устойчивостью (по сравнению с отсутствием токоограничения). Меньшие габариты электрооборудования и сниженные требования к характеристикам приводят к значительной экономии и существенному упрощению монтажных работ. При большой величине тока КЗ токоограничивающий автоматический выключатель разводит контакты и появившаяся дуга увеличивает полное сопротивление цепи КЗ, снижая таким образом ток КЗ.

Место замыкания при этом отключается ближайшим «слабым» автоматом, которому вышерасположенный токоограничивающий автомат «помогает», слегка разводя свои контакты и вновь замыкая их после отключения тока КЗ «слабым» автоматом. Таким образом обеспечивается селективность работы защиты.

Большинство национальных стандартов допускают применение метода каскадного включения коммутационных аппаратов при условии, что количество энергии, проходящей через токоограничивающий автоматический выключатель, меньше того, которое все нижерасположенные автоматические выключатели и элементы цепи способны выдержать без повреждений. На практике это можно проверить только проведением лабораторных испытаний различных комбинаций автоматических выключателей. Такие испытания проводятся изготовителями, которые сообщают их результаты в виде таблиц. Благодаря этому пользователи могут уверенно проектировать схему каскадного включения выключателей, основанную на комбинации рекомендованных типов автоматических выключателей.

— Упрощение расчетов ТКЗ.

— Использование коммутационных аппаратов, рассчитанных на более легкие условия эксплуатации и, следовательно, менее дорогих.

— Более широкий выбор нижерасположенных коммутационных аппаратов.

— Экономия пространства, поскольку оборудование, рассчитанное на меньшие токи, обычно является более компактным.

Селективность отключения состоит в том, что короткое замыкание, возникшее в любом месте электроустановки, отключается защитным аппаратом, расположенным непосредственно выше этого места, а все остальные защитные аппараты не отключаются (рис.7.9).

Рис.7.9. Селективность отключения.

В настоящее время различают четыре способа обеспечения селективности: токовая, временная, энергетическая и логическая.

7.6.1. Токовая селективностьоснована наразности токовКЗ IкзA и IкзB и выборе соответствующих уставок защит (рис.7.10, 7.11).

Согласование время-токовых характеристик (селективность срабатывания) автоматических выключателей A и B (рис.7.9.а) является полным (полная селективность), если максимальная величина тока короткого замыкания в цепи B (IкзB) не превышает уставку отсечки автоматического выключателя A (ImA). При этом условии только выключатель B будет отключать ток IкзB (рис.7.10).

Согласование характеристик (селективность срабатывания) автоматических выключателей A и B является частичным (частичная селективность), если максимально возможный ток короткого замыкания в цепи B IscB превышает уставку отсечки автоматического выключателя A. В таких условиях оба выключателя A и B будут отключать ток IкзB (рис.7.11). Пределом селективности является ток ImA- ток отсечки выключателя А.

Токовую селективность обычно удается обеспечить лишь на уровнях конечного распределения, где токи КЗ невелики. При этом требуется определенная разность (более, чем в 2 раза) между номинальными токами выключателей А и В.

Рис.7.10. Полное согласование характеристик Рис.7.11. Частичное согласование х -тик

автоматов А и В. автоматов А и В.

Рис.12. Частичное согласование характеристик

предохранителя А и автомата В.

7.6.2. Временная селективность обеспечивается с помощью смещения по времени время-токовых характеристик последовательно расположенных выключателей (рис.7.13).

Рис.7.13. Временная селективность.

Выключатель А имеет две уставки тока отсечки:

— ImAs — с короткой выдержкой времени (CR-court retard (фр)), Δt = 0,1 — 0,5 c;

— ImA — без выдержки времени.

Говорят, что выключатель имеет селективную токовую отсечку.

Предельный ток селективности в данном случае равен уставке мгновенной токовой отсечки ImA вылючателя А: полная селективность будет обеспечена, если ток КЗ в цепи В IcsB будет меньше тока ImA.

Для реализации временной селективности необходимо применение выключателей категории В, для которых характерна высокая термическая стойкость: ток односекундной термической стойкости может быть равен предельной отключающей способности Icu. Такие выключатели обычно устанавливаются на вводах от трансформаторов и в ГРЩ.

7.6.3. Энергетическая селективность основана на различии относительных уровней энергии дуги.

Она реализована, например, в выключателях с литым корпусом серии Compact NS фирмы Шнейдер Электрик.

Каждый полюс выключателя помещен в изолированную оболочку. При возникновении большого тока КЗ подвижный контакт поворачивается за счет электродинамических сил, что приводит к возникновению двух последовательных электрических дуг, и к увеличению давления газов внутри оболочки. Пружинно-поршневой механизм, использующий это давление, вызывает ускоренное отключение выключателя раньше, чем срабатывает механизм расцепителя. Например, при токе 25 Iном так называемое «рефлексное» отключение наступает через 0,003 с.

Таким образом осуществляется эффективное токоограничение. Если ток КЗ проходит через два выключателя с разными номинальными токами (см. рис.9а), то кратность тока и относительная величина энергии дуги в выключателе В будут выше и он отключится раньше выключателя А. По аналогии с токовой и временной селективностями изложенный принцип получил название «энергетическая селективность».

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9310 — | 7287 — или читать все.

91.105.232.77 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Проблемы селективной защиты при выборе автоматических выключателей

Сегодня вашему вниманию хочу предложить очень обсуждаемую тему селективной защиты автоматических выключателей. Если вы думаете, что здесь все просто и однозначно, то это не совсем так. В чем же особенность селективной защиты?

В наших нормативных документах про селективную защиту практически ничего не сказано.

Однако, в итальянском Стандарте CEI 64-8 “Электрические установки с номинальным напряжением ниже 1000 В переменного тока и 1500 В постоянного тока” в отношении установок низкого напряжения в части 5 “Выбор и монтаж электрических компонентов” написано:

“Селективность между устройствами защиты от сверхтоков (536.1).

Когда несколько защитных устройств установлены последовательно, и это оправдано требованиями эксплуатации, их рабочие характеристики должны выбираться таким образом, чтобы отключать только часть установки, где возникла неисправность.”

В комментариях, кроме всего этого, добавлено следующее:

“Рабочие ситуации, требующие селективности, определяются пользователем или проектировщиком установки.”

Из этого следует, что Стандарт указывает на то, что рабочие характеристики должны быть выбраны с обеспечением селективности, когда это оправдано требованиями эксплуатации.

А теперь рассмотрим проблемы, которые могут возникнуть при выборе автоматических выключателей с учетом селективной защиты.

Основная масса автоматических выключателей примерно до 400А применяется без регулируемых расцепителей, неговоря уже про модульную серию. Остановимся на автоматических выключателях модульной серии, т.е. до 125А.

Диапазоны токов мгновенного расцепителя

Как известно, автомат защищает от перегрузки и короткого замыкания. Модульные автоматические выключатели могут иметь электромагнитные расцепители с характеристиками B, C, D.

Зависимость времени срабатывания ВА от тока в его цепи

Чтобы правильно выбрать автомат, нужно уметь читать график зависимости времени срабатывания автоматического выключателя от тока в цепи, т.е. время-токовую характеристику автомата. Ниже представлена время-токовая характеристика автоматического выключателя ВА47-29 16С.

Время-токовая характеристика автоматического выключателя ВА47-29 16С

Зона между красными линиями нам показывает интервал времени срабатывания автомата. Например, при токе 2,55*16=40,8А данный автомат сработает за время от 1 до 60 сек.

В своих проектах полную селективность я практически никогда не обеспечиваю, поскольку обеспечить ее крайне трудно на автоматических выключателях модульной серии.

Селективность можно разделить на две зоны:

  • селективность в зоне перегрузки;
  • селективность в зоне короткого замыкания.

Селективность в зоне перегрузки я обеспечиваю всегда во всех проектах без исключения. Здесь все просто. Если группой автомат 16С, то автомат выше будет как минимум 20С. Такую расстановку выключателей все, и я в том числе, называем селективностью. Но если разобраться, то в зоне короткого замыкания такие автоматы не будут селективными.

Чтобы модульные автоматические выключатели были селективными, то соотношение их номиналов должно быть примерно 2,5 при условии, что автоматы с одинаковыми электромагнитными расцепителями. На следующем графике приведены время-токовые характеристики автоматов D6, D16, D40.

Соотношение модульных автоматов

Как видим, даже у этих автоматов есть небольших общие зоны срабатывания.

В следующем примере сравним B6, C20, D63.

Сравнение B6, C20, D63

Здесь уже общих пересекающихся зон не наблюдается. Соотношение номинальных токов около 3,2.

Кстати, чтобы обеспечить селективность предохранителей их соотношение должно быть примерно 2,5.

Смысл всей этой статьи в том, что в 99% случаях полная селективность нам и не нужна. В наших проектах у нас выполняется лишь частичная селективность в зоне перегрузки.

Селективность нужно там, где это может повлечь серьезные последствия. А если у нас от к.з. сработают 2-3 последовательно включенных автомата, то никакой трагедии не произойдет. Тем более, что короткие замыкания происходят не так часто.

Советую почитать:

комментарий 31 “Проблемы селективной защиты при выборе автоматических выключателей”

У АВВ есть селективный модульный выключатель ABB S750 DR. Он обеспечивает селективность в зоне КЗ. Только стоимость этого чуда техники оставляет желать лучшего. Да и найти такую штуку не просто.

А с учетом того, что приходится проектировать очень много бюджетных объектов, кроме как на IEK, EKF и т.п. рассчитывать не приходится.

У IEK модульных селективных выключателей не видел.

а их и нету у ИЕК

Очень нравиться статьи. Хочу напечатать и создать папку для молодых инженеров. Как скопировать стаью полностью?

Статья отличная, главное очень доходчиво все разъясняется. Сразу направил ссылку одному из своих заказчиков, в загородном коттедже при дуговом коротком замыкании в розетке, выбивает входной автомат в щите ввода на улице. Заказчик должен знать, что проблемы не только у него.

К сожалению, но даже используя автоматы с электронными расцепителями с выдержками времени, не всегда можно добиться полной селективности.

Например, для серии Compact NSX с токами 100. 630 А с расцепителем Micrologic 5.

У него регулируются уставки по перегрузке, селективная токовая отсечка с выдержкой времени и мгновенная токовая отсечка.

Проблема в мгновенной токовой отсечке Ii.

Токи короткого замыкания могут превышать максимальное значения уставки Ii.

В этом случае селективности не будет.

Например, для NSX100 Ii=15*In=15*100=1500 А.

Такие токи КЗ весьма вероятны для шин ВРУ, а часто могут быть существенно больше (например, вблизи подстанции).

При этом для токов до 630 А многие модели автоматов не позволяют вывести из работы мгновенную токовую отсечку (Ii — off).

Вот и получается, что даже применяя для РУ-0,4 кВ подстанций и ВРУ-0,4 кВ зданий автоматы с электронными расцепителями селективность будет частичной.

У «Шнайдера» есть хорошая онлайн-программа.

Максимальные значения уставки Ii будут регулироваться. Ток КЗ будет идти к своему максимальному значению не мгновенно. Возможен ли такой вариант, что при нарастании тока КЗ нижестоящий выключатель вырубится раньше? (Хоть и при установленном значении они вырубились бы оба)

А при нарастании тока КЗ нижестоящий автомат не успеет отключиться раньше при разных значениях Ii? (Хоть и установленное значение КЗ превышало бы оба показателя Ii)

В наших нормативных документах про селективную защиту практически ничего не сказано.

3.1.8. Электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения и требования селективности.

В книгах советских корифеев достаточно много уделено внимания селективности (Шабад, Беляев и др.).

Вячеслав! Сомневаюсь. «Шнайдер» пишет, что при ТКЗ более Ii селективность неполная, частичная. Полная селективность там, где Ii можно отключить (Ii — off).

Регулировать Ii можно. Но при токах Ir близких к In это мало что даст. См. пример выше. Для NSX100 максимальное Ii=15*In=15*100=1500 А.

При ТКЗ в 3000 А могут сработать оба автомата.

Тогда надо специально завышать In, чтобы Ii было больше.

Но это не всегда возможно и не всегда оправдано. В любом случае при больших ТКЗ даже этой меры не хватит.

Единственный плюс в данном случае следующее. Часто (но не всегда)для распред. сетей с большими расчетными токами

1-фазное ТКЗ находится в пределах Isd и Ii.

Учитывая, что 1-фазное КЗ чаще трехфазного, селективность будет.

Но если минимальное 1-фазное КЗ больше Ii (характерно для точек близких к подстанциям), то селективности не будет.

В принципе Ii вообще не нужна, но у многих автоматов ее нельзя отключить (на форуме Colan этот вопрос уже поднимал).

Ребята, извиняюсь, был неправ. Не учитывал кривые токоограничения и рефлексное отключение. Подробнее — см. каталоги производителя.

А вообще полная селективность не всегда нужна. Сам в своем опыте не встречал требований полной селективности. А при таких авариях с такими токами КЗ надо не за селективностью уже следить, а за наличием качественной пожарной сигнализации.

Наткнулся на очередную полезную и интересную статью, за что очень благодарен ее автору!

Хочу задать вопрос о селективности автоматов 0,4 кВ в питающих сетях.

Прописано ли в каком-нибудь документе требование, что уставка срабатывания расцепителя аппарата защиты на питающем фидере в ВРУ здания должна быть больше уставки срабатывания расцепителя аппарата защиты на вводе ВРУ, т.е. с другой стороны?

На этот счет у меня возникли разногласия с инспектором надзора.

Для электроснабжения промпредприятия запроектирована комплектная ТП, от которой запитаны 8 ВРУ-0,4кВ. Причем изначально запроектирована именно КТП (требование заказчика). Ведь по-хорошему, изначально должен выполняться проект внутреннего электроснабжения, а уже после — проект по КТП (см. статью Порядок проектирования электроустановок ).

Предварительно посчитаны нагрузки на стадии А (архитектурный проект, РБ), на основании чего выполнен проект по комплектной ТП с учетом разработанных совместно с заказчиком решений по внутреннему электроснабжению.

Проект по ТП на стадии С (строит. проект) согласован в РЭС, филиалах Энергонадзор и Энергосбыт и передан заказчику.

Прошло время, закончен и проект по внутрянке, в результате чего уточнены нагрузки по каждому ВРУ.

К тому же изначально расчетные коэффициенты мощности (cos) всех ВРУ были завышены (особенности расчета нагрузок по РТМ — в расчете Qр для питающих сетей не фигурирует коэффициент Кр, см. п. 3.2.8, что завышает cos) — вместо первоначальных 0,94 получилось 0,84 (пример для одного ВРУ). Соответственно выпросли расчетные токи, в связи с чем пришлось корректировать уставки АВ-0,4 кВ на КТП. Внес изменения, поехал на согласование корректировок по всем инстанциям. Дошел до Энергонадзора.

Начинаю объяснять инспектору, что по результатам выполнения проекта по внутреннему электроснабжению предприятия требуется поднять уставки на АВ в РУ-0,4кВ КТП. Показываю в качестве примера:

— «Рассмотрим ВРУ-5, у которого изначально предусмотрена уставка аппарата на вводе (ВА88-37+МР211) — 320А, при этом уставка автомата на питающем фидере от ТП к ВРУ-5 — тоже 320 А (Eaton NZM3). Не хорошо, не обеспечивается селективность срабатывания автоматов. Для этого я поднял уставку до 400 А».

Инспектор: — «Покажите нормативный документ или дайте на него ссылку, где сказано, что в сетях до 1 кВ уставка АВ на питающем фидере от ТП к ВРУ должна быть больше уставки вводного автомата на вводе этого ВРУ? Я считаю, что они могут быть одинаковыми, а отключится первым тот, у которого чувствительность выше. Докажите обратное».

— «Я руководствуюсь, в первую очередь, логикой. Разрешенную мощности мы не превышаем. При этом если в результате перегрузки питающей линии отключится аппарат защиты в голове линии (на фидере в ТП), то обслуживающему персоналу придется идти в КТП для его включения. А если обслуживаем занимается сторонняя организация, то время на включение значительно увеличивается».

-«Не вижу проблемы. Докажите обратное. Еще вопросы есть?» — таков был ответ инспектора.

И я не смог подтвердить требование селективности ничем, кроме потери времени на включение автомата в КТП.

Какие у вас соображения на этот счет? Где прописаны такие требования?

А еще он сказал, что для вновь проектируемых объектов в РБ коэффициент мощности должен быть не ниже 0,9. А где про это написано, я у него не спросил.

Селективность автоматических выключателей

Селективность УЗО и автоматических выключателей

Заголовок звучит так, как название кандидатской диссертации на физмате. На самом деле, это ситуация, с которой мы постоянно сталкиваемся как в своем жилище, так и на крупных предприятиях или офисах. Если перевести фразу «селективность автоматических выключателей» на доступный язык: каждое устройство защитного отключения должно работать избирательно. Все равно непонятно? Тогда разберем тему подробнее.

Представим себе коммунальную квартиру из 50-х годов прошлого века. Общие коммуникации, единая электросеть с одним счетчиком в прихожей. И знаменитые керамические «пробки», которые сегодня повсеместно заменены автоматическими выключателями.

У одного из соседей в комнате замкнуло электрический утюг. Разумеется, «пробки» перегорели, и все комнаты в квартире обесточены. А причина — всего лишь точечная микро авария на одной из ветвей квартирной энергосистемы.

Это наглядный пример неселективной системы защиты, когда на множество объектов установлено лишь одно устройство защиты.

Согласитесь, если бы у каждого жильца в комнате был собственный вводной щиток с автоматами, проблема в одной квартире не приводила бы к потере энергоснабжения на нескольких объектах.

Сегодня коммуналки в прошлом, в каждую квартиру приходит отдельная линия энергоснабжения с автоматом на входе.

Проблема решена? В масштабах подъезда — безусловно. А в рамках одной квартиры?

Снова типичная ситуация: переломился провод настольной лампы, возникло короткое замыкание. При этом гаснет свет во всей квартире, перестает работать холодильник и телевизор. Почему? Снова отсутствует селективность автоматов.

Важно! Требования безопасности: Правила устройства электроустановок (ПУЭ) рассматривают селективную защиту, как один из способов обеспечения безопасной эксплуатации электроустановок.

Понятное дело, что никакая комиссия не проверит вашу квартиру или частное домовладение на предмет выполнения всех требования ПУЭ. Однако если объект принимается в соответствии с проектом или по СНиП, акт ввода в эксплуатацию могут и не согласовать. Особенно это касается производственных и офисных помещений, а также мест массового пребывания людей (театры, магазины, школы и прочее).

Как работает селективная защита

Это понятие включает в себя несколько способов избирательного отключения.

Токовая селективность

В соответствии с законом Ома, сила тока одинакова на любом участке цепи. Соответственно, при наличии нескольких последовательно расположенных защитных автоматов, первым сработает тот, у которого ток отсечки наименьший. Если расположение линий параллельное, то на вводе мы получим максимальное значение тока (сумма величин каждой «ветви»). При одинаковом токе отсечки в каждом автомате, они отключатся одновременно по всей цепи. А если защитное устройство, расположенное к потребителю, имеет меньший ток срабатывания, отключится только оно.

Рассмотрим принцип работы на простом примере правильно организованного квартирного щитка.

  • технические условия энергоснабжения объекта: 9 кВт (защитный автомат 40 А);
  • подключение однофазное;
  • нулевой проводник (PE) может быть как с автоматом, так и без него;
  • подключаемые помещения: коридор, санузел, кухня, гостиная, спальня;

Правильная селективность защиты изображена на иллюстрации:

Разбираем схему по секторам:

  1. Ограничение по входному току определено вводным автоматом: 40 А. То есть, если суммарный ток во всей разветвленной линии превысит это значение (например, при коротком замыкании), подача электроэнергии прекратится. Как мы уже знаем, такая авария оставит без «света» все помещения объекта.
  2. Далее идем по группам, организуя вторую ступень защиты (вводной автомат — это третья «линия обороны», если остальные не помогут):
  • Подключение коридора можно упростить, не выводя его в отдельную группу. Классическая схема: два автомата, на розеточную сеть и освещение.
  • Санузел имеет более сложную схему включения, поскольку в ванной комнате сыро, и есть риск получить электротравму. Поэтому групповая защита — УЗО с минимальным дифференциальным током (10 мА) и током отсечки автомата 10 А. Вы спросите, почему нет селективности? Она тут не нужна, поскольку после группового УЗО нет разветвления.

    Информация: Ставить или не ставить УЗО в принципе, это решение каждого владельца помещения. Селективность защиты может быть решена и с обычными автоматами.

  • Следующая группа — кухня. Снова УЗО со значением 32 А. За ним следует первая волна защиты (в направлении от источника к потребителю). Автоматы с током 16 А сработают при проблемах с освещением и в розеточной сети. Более мощный выключатель (25 А) работает на силовой линии с электрической духовкой и стиральной машинкой. Селективность в такой схеме работает идеально: при аварии на любой ветви, остальные потребители группы остаются под напряжением. Равно как и вся квартира не будет отключена, если закоротил провод в миксере на кухне.
  • Для гостиной достаточно группового выключателя (или УЗО) с током отсечки 25 А. Первая линия защиты состоит из автоматов по 16 А: освещение, розеточная сеть, кондиционер. Селективность соблюдена.
  • Спальня еще проще: Групповой выключатель (УЗО) 25 А, и два «первичных» автомата по 16 А: розетки и освещение.

Так работает селективная защита, организованная по принципу разности токов срабатывания. Возвращаемся к началу раздела: при аварийной ситуации сила тока стремительно возрастает, и срабатывает автомат с минимальным током отсечки. До второй и третьей линий защиты проблема просто не доходит.

Однако, существуют условия, при которых сила сверхтока сразу будет достаточной для отключения автомата третьего уровня защиты:

  • Если замыкание или избыточная токовая нагрузка происходит в электроприборе, сверхтоки растут на так стремительно. Часть нагрузки берет на себя питающий кабель самого устройства, который (нагреваясь) дифференцирует резкий токовый скачок.
  • В случае, когда короткое замыкание происходит на силовом питающем кабеле (линия, на которой установлены розетки), сверхток достигает максимального значения практически мгновенно. Защитные автоматы всех уровней могут сработать одновременно.

Временная селективность

Если токовая карта селективности защит не может обеспечить избирательность аварийного отключения, применяется дополнительный порог срабатывания: по времени задержки механизма размыкания. Существуют так называемые «медленные» и «быстрые» автоматы. Возникает вопрос: для чего нужна защита с отложенным срабатыванием?

  • Во-первых, зачастую в электроустановках кратковременно возникают токовые перегрузки, которые не опасны для линии. «Скоростной» автомат защиты будет срабатывать постоянно, нарушая нормальный режим работы.
  • Во-вторых, именно так и обеспечивается временна́я селективность. Поэтому, при подборе автоматов для самостоятельно изготовленного щитка питания, обязательно обращайте внимание на времятоковую характеристику прибора. Она выглядит так: B40 (C16, D32). Именно от этого значения зависит, какой автомат сработает первым при прочих равных условиях.

Разумеется, токовая защита в автомате также останется. Просто кроме порога срабатывания по току, определяется время задержки размыкания контактов. При грамотном использовании этих параметров, можно выстроить цепочку селективной защиты таким образом, чтобы первым срабатывал выключатель, расположенный ближе к проблемному потребителю (либо аварийному участку цепи). В этом случае вторая и третья ступени защиты остаются работоспособными, общее энергоснабжение объекта не прекращается.

При построении карты селективности в релейной защите, стратегия строится на постепенном повышении как порогов срабатывания по току, точному расчету времени задержек на каждом следующем автомате. Разница во времени между задержками последующих ступеней состоит из времени обнаружения сверхтока (короткое замыкание, превышение нагрузки) со стороны потребителя, а также из естественной инерции размыкающего устройства со стороны генерирующей установки.

Эти характеристики анализируются методом сравнения времятоковых параметрических кривых.

Если наложить графики друг на друга, можно определить иерархию расположения защитных автоматов в цепи.

Интересно, что нормальную селективную защиту можно обеспечить только с использованием временных характеристик (без распределения токовой отсечки). Расщепление по току может быть одинаковым у всех автоматов, а срабатывание расцепителей будет происходить в строгой иерархической последовательности: от потребителя к источнику электроэнергии.


При этом задержка срабатывания настраивается таким образом, что первый от потребителя (в аварийной ситуации — проблемной зоны) автомат должен сработать мгновенно. Следующий за ним, удерживает контакты замкнутыми, обеспечивая электропитанием остальную цепь.

Иллюстрация наглядно демонстрирует, как можно организовать разветвленное подключение на защитных автоматах с одинаковым током уставки. Безопасность организуется за счет ступенчатого отключения по времени и на разных уровнях.

Энергетическая селективность

Этот способ защиты нельзя рассматривать, как обособленный. Просто для его организации используются специально сконструированные автоматические выключатели.

При возникновении короткого замыкания, такие автоматы демонстрируют быстродействие, измеряемое единицами миллисекунд. Иерархия цепочки размыканий строится по обычному принципу: быстрые устройства от потребителя, медленные — ближе к энергоснабжению.

Расчет производится сначала теоретически, на основе паспортных данных выключателей, а затем производятся практические испытания. Только после этого система может считаться безопасной, и принимается на вооружение проектировщиками.

К этой категории можно отнести селективную защиту с помощью устройств защитного отключения. Для этих целей также используется специальное оборудование.

Что такое селективное УЗО, и чем оно отличается от обычного?

Любой пользователь этих автоматов знает, что при возникновении любого подозрения на опасность (с точки зрения УЗО), происходит моментальное отключение всей цепи. Многие электрики по этой причине отказываются монтировать устройства защитного отключения в селективные схемы. Это ставит под сомнение безопасность электрического подключения бытовой техники.

Поэтому производители разработали УЗО с большим временем срабатывания. Получается, что при традиционном подключении, традиционные автоматы срабатывают раньше, чем устройства защитного отключения.

На иллюстрации схема выглядит, как в обычном проекте, на самом деле это селективная защита с использованием УЗО.

Кроме того, отключение происходит только на том уровне, где возникла проблема. Мало того, что авария на одной линии не приводит к прекращению энергоснабжения целого объекта, упрощается поиск вышедшей из строя электроустановки.

Для информации, типы селективных УЗО

Для поддержания принципа временной селективности, выдержка интервала должна быть разной: для каждой задачи своя. Типовых классификаций две:

  • Тип «S». Время задержки в диапазоне от 0.145 до 0.5 секунд. Это медленнее, чем у традиционных устройств защиты. Организация питания выглядит следующим образом: На каждой конечной группе потребителей (либо отдельном потребителе) устанавливается традиционное устройство защиты. То есть, чувствительное, и с быстрым временем срабатывания. А на входе в общую группу, либо на едином вводе электроэнергии объекта, устанавливается селективное УЗО. При «стандартной» аварии, конечные автоматы мгновенно срабатывают, а входная защита остается «на взводе», выдержав положенное время. А если по параметрам аварии, конечные УЗО не сработают, вводной автомат все равно отключит питание через 0.15–0.5 секунд, обеспечив безусловную защиту.
  • Тип «G». Устройства такого типа могут превосходить по времени реакции даже традиционные защитные устройства. Срабатывание происходит в диапазоне 0.06–0.08 секунд. Разумеется, такие УЗО не применяются в быту и традиционных офисных помещениях. Эти профессиональные аппараты устанавливают на объектах, где промедление даже в 1 десятую доли секунды может привести к катастрофе.

Зонная селективность

С технической точки зрения, это разновидность временной селективности. Принцип работы изменяется за счет технологического администрирования. Организуется своеобразный обмен данными между анализаторами тока на каждом автомате. В результате, при возникновении аварии по току в одной зоне, отключается только она. При этом, иерархия не обязательно выдерживается: сектор отключения может быть на любом уровне.

Есть две методики построения администрирования:

  1. В каждом секторе (зоне) монтируются измерительные устройства без исполнительных механизмов. Они дают информацию в модуль управления, который «принимает решения» о прекращении подачи питания в ту или иную зону. В качестве исполнительного механизма можно использовать электромагнитный контактор. При этом контроллер определяет, есть ли аналогичная информация со стороны подачи питания. Если защитное устройство не сработало на более высоком уровне, то отключается только конкретный потребитель. Если авария по всей цепочке — отключаются автоматы дальше по иерархии.
  2. Обеспечение меньшего времени срабатывания защиты в нужном секторе, за счет введения дополнительного оборудования. Усиливающая система потребует дополнительного источника питания. Преимущество данной схемы защиты — нет необходимости подбирать устройства отключения по временной селективности. Кроме того, можно обеспечить большое количество уровней селективной защиты. Методика требует высокой квалификации персонала, и высоких финансовых затрат. Поэтому такое решение принимается исключительно для сложных и ответственных радиальных систем организации питания.

Какой бы способ селективной защиты вы не выбрали, все начинается с точного расчета.

Карта селективности защиты

Идеальных вариантов обеспечения питания не бывает. Разные режимы нагрузки подразумевают различные аварийные ситуации. Именно карта селективности позволяет увидеть работу релейной защиты виртуально. Моделируя проект на бумаге, инженеры могут убедиться, что во всех режимах защита может работать правильно. Для разветвленных схем характерно наличие защитных устройств с различными времятоковыми характеристиками. Для примера возьмем любой автомат и определим его, как «нашу защиту».

Остальные устройства на схеме назовем смежными. Главный принцип правильной организации — времятоковые характеристики всех устройств не должны пересекаться на одном линейном уровне. Если провести временную линию в качестве оси координат, то между ступенями селективности должен быть разрыв. Увидеть это можно только на графиках. Это и есть карта селективности: на нем совмещены характеристики смежных защит.

Информация: Для простых схем организации селективной защиты построение карт не требуется. Если нет смежных уровней — не рассчитывается и совместимость.

Для построения карт лучше использовать специальные компьютерные программы. Хотя профессиональные инженеры легко строят графики карандашом. После выстраивания всех параметрических кривых, график проверяется на их пересечение. При возникновении такой ситуации, проверяется критичность: возможно, ничего менять не потребуется. Если линии электропитания не находятся в зависимости друг от друга, разведение ничего не меняет.

В остальных случаях необходимо обеспечить временную разницу по оси времени не менее 0.25 секунды.

Кроме того, даже если пересекаются селективности по времени срабатывания, разведение может быть организовано по разнице тока отсечки. Как правило, используются оба способа, это можно учитывать в построении карты, а можно оставить на практическом уровне.

Значение и основные задачи селективной защиты

Безопасная эксплуатация и стабильная работа электроустановок — это те задачи, которые возложены на избирательную защиту. Она мгновенно вычисляет и отсекает поврежденную зону без прекращения подачи питания на исправные участки. Селективность снижает нагрузки на установку, уменьшает последствия КЗ.

При отлаженной работе автоматических выключателей по максимуму удовлетворяются запросы, относительно обеспечения бесперебойного электроснабжения и как следствие, технологического процесса.

Когда автоматическое оборудование, осуществляющее размыкание, в результате КЗ окажется неисправным, благодаря селективности потребители получат нормальное питание.

Правило, утверждающее, что величина тока, проходящего через все распредвыключатели, установленные за вводным автоматом, меньше обозначенного тока последнего, является основой селективной защиты.

В сумме эти номиналы могут быть и больше, но каждый отдельный обязательно хотя бы на шаг ниже вводного. Так, если на вводе установлен 50-амперный автомат, то следующим за ним устанавливают выключатель, с номиналом по току в 40 А.

Автоматический выключатель состоит из следующих элементов: рычага (1), клемм винтовых (2), контактов подвижного и неподвижного(3, 4), биметаллической пластины (5), винта регулировочного (6), соленоида (7), решетки дугогасительной (8), защелки (9)

При помощи рычажка как включают, так и выключают впуск тока на клеммы. К клеммам подводят и фиксируют контакты. Подвижный контакт с пружиной служит для быстрого размыкания, а связь цепи с ним выполнена через неподвижный контакт.

Расцепление, в случае перекрытия током своего порогового значения, происходит за счет нагрева и изгиба биметаллической пластины, а также соленоида.

Токи срабатывания настраивают при помощи регулировочного винта. С целью предотвращения появления электродуги во время размыкания контактов, введен в схему такой элемент, как дугогасительная решетка. Для фиксации корпуса автомата существует защелка.

Избирательность, как особенность релейной защиты — это умение обнаруживать неисправный узел системы и отсекать его от действующей части ЭЭС.

Здесь приведена схема щита, наглядно показывающая, как распределяется нагрузка по квартире. Перед установкой автомата нужно выполнить расчет суммарной мощности оборудования, которое будет подключено к нему

Селективность автоматов — это их свойство работать поочередно. Если этот принцип нарушен, будут греться и автоматические выключатели, и электропроводка.

В результате может возникнуть КЗ на линии, перегорание плавких контактов, изоляции. Все это приведет к выходу из строя электроприборов и пожару.

Допустим, на длинной линии электропередач возникла аварийная ситуация. Согласно главному правилу селективности первым срабатывает автомат ближайший к месту повреждения.

Если в обычной квартире в розетке происходит короткое замыкание, на щитке срабатывать должна защита линии, частью которой эта розетка является. Если этого не произошло, наступает очередь автоматического выключателя на щиток, и только за ним — вводного.

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 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.

Виды селективных схем подключения

Кроме абсолютной и относительной селективности существует еще 7 видов селективной защиты:

  • зонная;
  • времятоковая;
  • энергетическая;
  • временная;
  • полная;
  • частичная;
  • токовая.

Для обеспечения требуемой селективности автозащиты электросети с автоматическими выключателями используют разные методы. Но в любом случае важно правильно установить выключатель, следуя выбранной схеме и правилам монтажа.

Вид #1 — полная и частичная защита

Полная защита обозначает, что если последовательно подключена пара автоматов, появление сверхтоков вызывает отключение одного, расположенного вблизи зоны неисправности.

Частичная защита действует по тому же принципу, что и полная, но только после того, как ток достигнет установленной пороговой величины.

Селективность отключения, обеспечивающаяся автоматами (А и В), заключается в том, что КЗ, в каком бы месте электроустановки оно ни возникло, будет отсечено ближайшим выключателем, находящимся выше этой точки. Оставшиеся устройства не отключатся

Если селективность обеспечена до меньшей из величин тока двух АВ, есть повод говорить о полной селективности между ними. В этом случае предельная величина предполагаемого тока КЗ установки при каких либо обстоятельствах будет равной или меньшей величины тока двух АВ.

Вид #2 — токовый тип селективности

У токовой избирательности основной показатель — предельная токовая отметка. От объекта до ввода значения выстраивают по признаку возрастания. Действие этой избирательности защит основано на той же базе, что и у временной селективности.

Разность только в том, что выдержка делается по значению тока — с приближением точки КЗ к вводу, растут показания тока КЗ. Временной показатель отключения может быть таким же.

Поврежденную из-за КЗ зону определяют посредством уставки срабатывания на разные величины тока. Полной селективность может быть только в условиях, где ток КЗ невысокий, а в промежутке между двумя автоматами есть оборудование, отличающееся немалым электрическим сопротивлением. При таком раскладе токи КЗ будут значительно отличаться.

Применяют такой вид избирательности в основном в конечных распредщитах. Здесь сочетается номинальный ток незначительной величины и ток КЗ с большим полным сопротивлением стыковочных кабелей.

Этот вариант селективности является экономичным, простым и действующим в течение мгновения. Все же зачастую указанная селективность может являться частичной т.к. наибольший ток, как правило, небольшой.

На фото токовая избирательность с применением АВ. При таком виде селективности существует смещение по оси тока токовых характеристик расположенных друг за другом автоматов

Когда значения Isd1 и Isd2 одинаковы или предельно близки, то Is — максимальный ток селективности равен Isd2. Если эти величины намного отличаются, Is = Isd1.

Условием обеспечения селективности по току является соблюдение неравенств: Ir1/Ir2 > 2 и Isd1/Isd2 > 2. В этом случае максимум селективности — Is = Isd1.

К недостаткам относят и быстрый рост уровня уставок защиты от токов большого уровня. Невозможно быстро отключить поврежденную цепочку, если один из автоматов окажется неисправным.

При расчете уставок защиты по току необходимо принимать во внимание действительные токи, проходящие через выключатели, работающие в автоматическом режиме.

Вид #3 — временной и времятоковый вариант

Когда в цепи имеется ряд автоматических выключателей, обладающих идентичными токовыми характеристиками, но разным временем выдержки, то при возникновении неисправности они страхуют друг друга. Тот, что находится в непосредственной близости к месту повреждения, сработает сразу, следующий — через какое-то время и т.д.

На этой 2-уровневой схеме выключатель «А» обладает таким временем выдержки, которое обеспечивает полную селективность с характеристиками АВ «В»

В случае времятоковой селективности защитные приборы реагируют не только на ток, но и на продолжительность реакции. При определенном значении тока через какое-то время задержки срабатывает защита, дистанция от которой к месту КЗ меньше. Исправная часть установки не отключается.

На фото график временной селективности с использованием АВ. Времятоковые характеристики выключателей В и А не пересекаются. Они расположены ступенчато

Комбинация токовой и временной селективности увеличивает эффективность отключения. Когда Isc B Вид #4 — энергетическая селективность автоматов

При энергетической селективности отключения происходят внутри корпуса автомата. Длительность процесса настолько мала, что ток КЗ не успевает приблизиться к своему предельному значению.

Времятоковая система защиты считается сложной. Здесь задействована не только реакция на ток, но и время, на протяжении которого это происходит.

С возрастанием тока у автомата падает величина времени срабатывания. Базой для этого вида селективности является регулировка защиты таким способом, когда со стороны защищаемого объекта она срабатывает быстрее при всех пороговых значениях тока, по сравнению с автоматом на вводе.

Вид #5 — зонная схема защиты

Зонный способ сложный и недешевый, поэтому применяют его в основном в промышленности. Как только пороговые показатели тока достигают максимума, в центр контроля поступают данные и выбранный автомат срабатывает. Электрическая сеть с таким видом избирательности включает специальные электронные расцепители.

Когда обнаруживается нарушение, от выключателя, расположенного ниже, поступает сигнал к устройству, находящемуся выше. Первый автомат должен отреагировать в течение секунды. Если он не среагировал, срабатывает второй.

Сравнивая этот вид селективности с временной избирательностью, можно увидеть, что время срабатывания в этом случае намного ниже — иногда составляет сотни миллисекунд. Снижается как процент интервенции в систему, так и процент ее повреждения. Уменьшаются тепловые и динамические влияния на части установки. Возрастает число уровней селективности.

Когда токи, протекающие через защитные устройства, достигают большей величины, чем на собственных уставках, сигнал блокировки передается каждым выключателем на защиту более высокого уровня

В случае зонной селективности срабатывает защита, находящаяся со стороны источника питания, если взять за исходную точку место КЗ. До момента срабатывания автомата осуществляется контроль над тем, чтобы защитное устройство с нагруженной стороны не подало аналогичный сигнал.

Но такая избирательность требует присутствия дополнительного источника питания. Поэтому рациональное применение этого вид селективности — системы с высокими параметрами тока КЗ и током значительной величины. Такими являются коммутационно-распределительные аппараты, находящиеся со стороны нагруженности генераторов, трансформаторов.

Расчет селективности автоматов

Грамотный выбор автомата и правильная настройка — основной принцип соблюдения селективности автоматических выключателей. Избирательность для выключателя, находящегося вблизи источника, гарантирует выполнение требования: Iс.о.послед ≥ Kн.о.∙ I к.пред.

Здесь Iс.о послед. — такая величина тока, за которой следует срабатывание защиты. I к.пред. — ток КЗ в конечной точке зоны, на которую распространяется действие автомата, расположенного далеко от энергоисточника. Kн.о. — коэффициент надежности. Его величина находится в зависимости от разброса параметров.

Номинал автомата для цепи подбирают не только путем расчета, но и по такой таблице, ориентируясь на разрез кабелей в схеме

Расклад tс.о.послед ≥ tк.пред.+ ∆t демонстрирует селективность в случае регулировки АВ по времени. tс.о.послед, tк.пред. — интервалы времени срабатывания выключателей, находящихся на большой дистанции от источника питания и расположенных рядом. ∆t — параметр, который берут из каталога и обозначающий временную степень селективности.

Карта селективности и правила ее создания

Времятоковые характеристики всех устройств, включенных в схему электрической сети, изображают на карте селективности. Целью ее составления является максимальное обеспечение защиты автоматов. Основа защиты выключателей — принцип, по которому выключатели подключают друг за другом строго последовательно.

Существует ряд правил, обязательных при создании карты селективности:

  1. Установки должны иметь один источник напряжения.
  2. Все важные расчетные точки должны хорошо просматриваться. С учетом этого требования необходимо выбирать масштаб.
  3. На карте указывают защитные свойства, минимальные, максимальные параметры КЗ в точках системы.

Часто нормы проектирования нарушаются, и карты селективности в проектах отсутствуют. Это может привести к перебоям в электроснабжении потребителей.

На карту наносят характеристики автоматов, подключенных последовательно друг за другом. Саму схему строят в осях

Карта дает полную картину о согласовании уставок. Она предоставляет возможность сравнить работу автоматов по такой характеристике, как селективность.

Времятоковые разновидности осей являются базой не только для построения карт селективности для токовой защиты в виде автоматических выключателей, но и для других ее видов: предохранителей, реле. Обычно одна карта содержит характеристики 2-3 АВ. По оси абсцисс отмечают величину тока в кВ, а по оси ординат — время в секундах.

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.

Вопрос № 2. Технологические показатели химических реакций: конверсия, выход селективность, производительность

Технологические показатели химических реакций: конверсия, выход селективность, производительность. Зависимость селективности от степени превращения для последовательных и параллельных реакций. Время контакта, объемная скорость и их взаимосвязь с количеством катализатора, длиной слоя.

Об эффективности осуществления любого пром-го процесса судят прежде всего по экономическим показателям, таким, как приведенные затраты, себестоимость продукции и т.д.

Для оценки эффективности отдельных этапов процесса необходимо помимо общих экономических показателей использовать такие критерии эффективности, которые более полно отражали бы хим. и физико-хим. сущность явлений, происходящих в отдельных апп. технологической схемы.

В кач-ве таких показателей принято прежде всего использовать степень превращения исходного реагента, выход продукта, селективность. Они с разных сторон характеризуют полноту использования возможностей осуществления конкретной хим. р-ции.

Степень превращения (конверсия)показывает на сколько полно в хим.- технологическом процессе используется исходное сырье.

Степень превращения- это отношение массы сырья, вступившего в р-ию за время t к исходной его массе:

ma-кол-во сырья, не вступившего в р-ию;

mc- кол-во сырья, поданного в р-ию.

Выход продукта.Степень превращения характеризует эффективность проведения процесса с точки зрения использования исходного сырья, но эта величина не всегда достаточно полно ее характеризует с точки зрения получения продукта р-ии. Поэтому вводят еще один критерий эффективности- выход продукта.

Выход продукта-это отношение реально полученного кол-ва продукта из использованного сырья к максимальному кол-ву, которое теоретически можно получить из того же сырья:

Селективность. Выход продукта характеризует полученный результат как долю от предельно возможного. Целесообразно оценить и реальную ситуацию, т.е. дать кол-ую оценку эффективности целевой реакции по сравнению с побочными взаимодействиями.

Критерием такой оценки явл. селективность.

Селективность-это отношение массы целевого продукта к общей массе в-в, полученных в данном процессе или к массе превращенного сырья за время t.

Выход продукта, степень превращения и селективность характеризуют глубину протекания хим. – технологического процесса, его полноту и направленность.

Производительность и интенсивность.Важным критерием эффективности работы отдельных апп., цехов или заводов в целом явл. производительность.

Производительность-это кол-во продукта полученного в единицу времени:

Для сравнения работы апп. различного устройства и размеров, в которых протекают одни и теже процессы, используют понятие интенсивность.

Интенсивностью – называют производительность, отнесенная к объему апп.V или к площади его сечения S.

И = П/V или И = П/S

Общая химическая технология, Кутепов А.М., Москва, 1975, стр. 18-27

Химическая технология, Соколов Р.С., Том 1, Москва, 2000, стр. 135-137

Что такое селективность Расчет селективности автоматических выключателей

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.

Раздел 3 ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА

Глава 3.1 ЗАЩИТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 кВ

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ТРЕБОВАНИЯ К АППАРАТАМ ЗАЩИТЫ

ВЫБОР ЗАЩИТЫ

  • 300% для номинального тока плавкой вставки предохранителя;
  • 450% для тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку);
  • 100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки);
  • 125% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратной зависящей от тока характеристикой; если на этом автоматическом выключателе имеется еще отсечка, то ее кратность тока срабатывания не ограничивается.
  • осветительные сети в жилых и общественных зданиях, в торговых помещениях, служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий, включая сети для бытовых и переносных электроприемников (утюгов, чайников, плиток, комнатных холодильников, пылесосов, стиральных и швейных машин и т. п.), а также в пожароопасных зонах;
  • силовые сети на промышленных предприятиях, в жилых и общественных зданиях, торговых помещениях — только в случаях, когда по условиям технологического процесса или по режиму работы сети может возникать длительная перегрузка проводников;
  • сети всех видов во взрывоопасных зонах — согласно требованиям 7.3.94.
  • 80% для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), — для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией; для проводников, прокладываемых в невзрывоопасных производственных помещениях промышленных предприятий, допускается 100%;
  • 100% для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), — для кабелей с бумажной изоляцией;
  • 100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки) — для проводников всех марок;
  • 100% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой — для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией;
  • 125% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой — для кабелей с бумажной изоляцией и изоляцией из вулканизированного полиэтилена.
  • 100% номинального тока электродвигателя в невзрывоопасных зонах;
  • 125% номинального тока электродвигателя во взрывоопасных зонах.

МЕСТА УСТАНОВКИ АППАРАТОВ ЗАЩИТЫ

пропускной способности 1) ответвления проводников от шин щита к аппаратам, установленным на том же щите; при этом проводники должны выбираться по расчетному току ответвления;

2) снижения сечения питающей линии по ее длине и на ответвлениях от нее, если защита предыдущего участка линии защищает участок со сниженным сечением проводников или если незащищенные участки линии или ответвления от нее выполнены проводниками, выбранными с сечением не менее половины сечения проводников защищенного участка линии;

3) ответвления от питающей линии к электроприемникам малой мощности, если питающая их линия защищена аппаратом с уставкой не более 25 А для силовых электроприемников и бытовых электроприборов, а для светильников — согласно 6.2.2;

4) ответвления от питающей линии проводников цепей измерений, управления и , если эти проводники не выходят за пределы соответствующих машин или щита или если эти проводники выходят за их пределы, но электропроводка выполнена в трубах или имеет негорючую оболочку.

Оценка чувствительности основных типов релейных
защит должна производиться при помощи коэффициента чувствительности,
определяемого:

для защит, реагирующих на величины, возрастающие в условиях
повреждений, — как отношение расчетных значений этих величин (например, тока,
или напряжения) при металлическом КЗ в пределах защищаемой зоны к параметрам
срабатывания защит;

для защит, реагирующих на величины, уменьшающиеся в
условиях повреждений, — как отношение параметров срабатывания к расчетным
значениям этих величин (например, напряжения или сопротивления) при
металлическом КЗ в пределах защищаемой зоны.

Расчетные значения величин должны устанавливаться, исходя
из наиболее неблагоприятных видов повреждения, но для реально возможного режима
работы электрической системы.

Наименьшие коэффициенты чувствительности для
резервных защит при КЗ в конце смежного элемента или наиболее удаленного из
нескольких последовательных элементов, входящих в зону резервирования, должны
быть (см. также 3.2.17):

для органов тока, напряжения, сопротивления — 1,2;

для органов направления мощности обратной и нулевой
последовательностей — 1,4 по мощности и 1,2 по току и напряжению;

для органа направления мощности, включенного на полные ток
и напряжение, не нормируется по мощности и 1,2 по току.

При оценке чувствительности ступеней резервных защит,
осуществляющих ближнее резервирование (см. 3.2.15), следует исходить из
коэффициентов чувствительности, приведенных в 3.2.21 для соответствующих защит.

Трансформаторы тока, предназначенные для питания
токовых цепей устройств релейной защиты от КЗ, должны удовлетворять следующим
требованиям:

1. В целях предотвращения излишних срабатываний защиты при
КЗ вне защищаемой зоны погрешность (полная или токовая) трансформаторов тока,
как правило, не должна превышать 10%. Более высокие погрешности допускаются при
использовании защит (например, дифференциальная защита шин с торможением),
правильное действие которых при повышенных погрешностях обеспечивается с
помощью специальных мероприятий. Указанные требования должны соблюдаться:

для ступенчатых защит — при КЗ в конце зоны действия
ступени зашиты, а для направленных ступенчатых защит — также и при внешнем КЗ;

для остальных защит — при внешнем КЗ.

Для дифференциальных токовых защит (шин, трансформаторов,
генераторов и т. п.) должна быть учтена полная погрешность, для остальных защит
— токовая погрешность, а при включении последних на сумму токов двух или более
трансформаторов тока и режиме внешних КЗ — полная погрешность.

При расчетах допустимых нагрузок на трансформаторы тока
допускается в качестве исходной принимать полную погрешность.

2. Токовая погрешность трансформаторов тока в целях
предотвращения отказов защиты при КЗ в начале защищаемой зоны не должна
превышать:

по условиям повышенной вибрации контактов реле направления
мощности или реле тока — значений, допустимых для выбранного типа реле;

по условиям предельно допустимой для реле направления
мощности и направленных реле сопротивлений угловой погрешности — 50%.

3. Напряжение на выводах вторичной обмотки трансформаторов
тока при КЗ в защищаемой зоне не должно превышать значения, допустимого для
устройства РЗА.

Для генераторов, работающих на сборные шины,
чувствительность токовой защиты от замыканий на землю в обмотке статора,
действующей на отключение, определяется ее током срабатывания, который должен
быть не более 5 А. Допускается как исключение увеличение тока срабатывания до
5,5 А.

Для генераторов, работающих в блоке с трансформатором,
коэффициент чувствительности защиты от однофазных замыканий на землю,
охватывающей всю обмотку статора, должен быть не менее 2,0; для защиты
напряжения нулевой последовательности, охватывающей не всю обмотку статора,
напряжение срабатывания должно быть не более 15 В.

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА

ОГЛАВЛЕНИЕ

Раздел 1. ОБЩИЕ ПРАВИЛА

Глава 1.1. Общая часть
Глава 1.2. Электроснабжение и электрические сети
Глава 1.3. Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны
Глава 1.4. Выбор электрических аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания
Глава 1.5. Учет электроэнергии
Глава 1.6. Измерения электрических величин
Глава 1.7. Заземление и защитные меры электробезопасности
Глава 1.8. Нормы приемо-сдаточных испытаний
Глава 1.9. Изоляция электроустановок

Раздел 2. КАНАЛИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Глава 2.1. Электропроводки
Глава 2.2. Токопроводы напряжением до 35 кВ
Глава 2.3. Кабельные линии напряжением до 220 кВ
Глава 2.4. Воздушные линии электропередачи напряжением до 1 кВ
Глава 2.5. Воздушные линии электропередачи напряжением выше 1 кВ

Раздел 3. ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА

Глава 3.1. Защита электрических сетей напряжением до 1 кВ
Глава 3.2. Релейная защита
Глава 3.3. Автоматика и телемеханика
Глава 3.4. Вторичные цепи

Раздел 4. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА И ПОДСТАНЦИИ

Глава 4.1. Распределительные устройства напряжением до 1 кВ переменного тока и до 1,5 кВ постоянного тока
Глава 4.2. Распределительные устройства и подстанции напряжением выше 1 кВ
Глава 4.3. Преобразовательные подстанции и установки
Глава 4.4. Аккумуляторные установки

Раздел 5. ЭЛЕКТРОСИЛОВЫЕ УСТАНОВКИ

Глава 5.1. Электромашинные помещения
Глава 5.2. Генераторы и синхронные компенсаторы
Глава 5.3. Электродвигатели и их коммутационные аппараты
Глава 5.4. Электрооборудование кранов
Глава 5.5. Электрооборудование лифтов
Глава 5.6. Конденсаторные установки

Раздел 6. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Глава 6.1. Общая часть
Глава 6.2. Внутреннее освещение
Глава 6.3. Наружное освещение
Глава 6.4. Световая реклама, знаки и иллюминация
Глава 6.5. Управление освещением
Глава 6.6. Осветительные приборы и электроустановочные устройства

Раздел 7. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Глава 7.1. Электроустановки жилых, общественных, административных и бытовых зданий
Глава 7.2. Электроустановки зрелищных предприятий, клубных учреждений и спортивных сооружений
Глава 7.3. Электроустановки во взрывоопасных зонах
Глава 7.4. Электроустановки в пожароопасных зонах
Глава 7.5. Электротермические установки
Глава 7.6. Электросварочные установки
Глава 7.7. Торфяные электроустановки
Глава 7.10. Электролизные установки и установки гальванических покрытий

Селективность автоматических выключателей

Подписка на рассылку

На стадии работ по проектированию новых электрических сетей или проведения реконструкции цепей, уже находящихся в работе, нужно соблюдать условия безопасной эксплуатации промышленного оборудования или бытовых электрических приборов. Задачи по сохранению работоспособности подключенного оборудования, да и электрических сетей в целом, решаются путем установки автоматических выключателей (АВ).

Подбор и монтаж устройств защиты необходимо осуществлять с соблюдением принципа избирательного отключения участков электрической сети, в которых возникла перегрузка или произошло короткое замыкание. Выборочное обесточивание участков сети происходит благодаря селективности защиты – согласованности характеристик последовательно установленных в цепи одного или нескольких автоматических выключателей. Селективная защита бывает:

При абсолютной селективности срабатывает только автоматический выключатель, подключенный к цепи в которой возникла аварийная ситуация. При селективной защите относительного типа происходит отключение выше расположенных по цепи автоматических выключателей, если по какой-либо причине не произошло обесточивание сети устройствами, установленными на аварийном участке цепи.

Селективность защиты обес печивается:

— градацией устройств по номинальному току;

— благодаря установке автоматических выключателей с различными время токовыми характеристиками (ВТХ).

Селективность защиты по току достигается установкой автоматического выключателя с меньшим номинальным током со стороны нагрузки и большим со стороны подключения к силовой сети.

Селективность по время токовым характеристикам выполняется благодаря установке устройств с различной кратностью превышения фактического тока над номинальным. Например, со стороны питания ставится автомат с ВТХ класса «C», а со стороны нагрузки устройство с ВТХ класса «B».

Для того чтобы обеспечить максимальный уровень защиты бытовых приборов или технологического оборудования с помощью модульных автоматических выключателей (АВ), перед их приобретением и установкой необходимо выполнить расчет селективности автоматических выключателей по специальной формуле.

Чтобы оценить правильность подбора защитных устройств составляется карта селективности автоматических выключателей, представляющая собой сводный график время токовых характеристик установленных в цепи АВ. По горизонтальной оси указываются значения тока в кА, а по вертикальной оси время срабатывания в секундах.

После монтажа защитных устройств и подключения оборудования выполняется проверка селективности автоматических выключателей. Слаженность работы последовательно установленных устройств защиты проверяется попарно в общей зоне защиты по перегрузке и короткому замыканию. Селективность защиты считается достигнутой, если характеристики устройства со стороны подключенной нагрузки располагаются на карте селективности ниже и левее графика характеристик выключателя, смонтированного со стороны питания. Кроме того, графики характеристик устройств не должны пересекаться в зоне токов коротких замыканий.

Точка J

Обзоры и рейтинги статьи

Селективность автоматических выключателей: принцип организации и виды

Избирательность или селективность автоматических выключателей — ключевой момент в обеспечении надежной работы электрической цепи. Эта функция способствует предупреждению аварийных ситуаций, подымает на более высокую ступень безопасность.

В случае перегрузки линии, короткого замыкания включается в работу защита только линии с повреждением, остальная часть электроустановки остается в рабочем состоянии.

  • Основные задачи селективной защиты
  • Что такое селективная защита
  • Селективность защиты абсолютная и относительная
  • Виды селективных схем подключения
    • Защита полная и частичная
    • Токовый тип селективности
    • Временная и времятоковая селективность
    • Энергетическая селективность автоматов
    • Что такое зонная селективность
  • Расчет селективности автоматов
  • Карта селективности и правила ее создания
  • Выводы и полезное видео по теме

Основные задачи селективной защиты

Безопасная эксплуатация и стабильная работа электроустановок — это те задачи, которые возложены на избирательную защиту. Она мгновенно вычисляет и отсекает поврежденную зону без прекращения подачи питания на исправные участки. Селективность снижает нагрузки на установку, уменьшает последствия КЗ.

При отлаженной работе автоматических выключателей по максимуму удовлетворяются запросы, относительно обеспечения бесперебойного электроснабжения и как следствие, технологического процесса. Когда автоматическое оборудование, осуществляющее размыкание, в результате КЗ окажется неисправным, благодаря селективности потребители получат нормальное питание.

Что такое селективная защита

Правило, утверждающее, что величина тока, проходящего через все распредвыключатели, установленные за вводным автоматом, меньше обозначенного тока последнего, является основой селективной защиты. В сумме эти номиналы могут быть и больше, но каждый отдельный обязательно хотя бы на шаг ниже вводного. Так, если на вводе установлен 50-амперный автомат, то следующим за ним устанавливают выключатель, с номиналом по току в 40 А.

При помощи рычажка как включают, так и выключают впуск тока на клеммы. К клеммам подводят и фиксируют контакты. Подвижный контакт с пружиной служит для быстрого размыкания, а связь цепи с ним выполнена через неподвижный контакт. Расцепление, в случае перекрытия током своего порогового значения, происходит за счет нагрева и изгиба биметаллической пластины, а также соленоида.

Токи срабатывания настраивают при помощи регулировочного винта. С целью предотвращения появления электродуги во время размыкания контактов, введен в схему такой элемент, как дугогасительная решетка. Для фиксации корпуса автомата существует защелка.

Избирательность, как особенность релейной защиты — это умение обнаруживать неисправный узел системы и отсекать его от действующей части ЭЭС.

Селективность автоматов — это их свойство работать поочередно. Если этот принцип нарушен, будут греться и автоматические выключатели, и электропроводка. В результате может возникнуть КЗ на линии, перегорание плавких контактов, изоляции. Все это приведет к выходу из строя электроприборов и пожару.

Допустим, на длинной линии электропередач возникла аварийная ситуация. Согласно главному правилу селективности первым срабатывает автомат ближайший к месту повреждения. Если в обычной квартире в розетке происходит короткое замыкание, на щитке срабатывать должна защита линии, частью которой эта розетка является. Если этого не произошло, наступает очередь автоматического выключателя на щиток, и только за ним — вводного.

Селективность защиты абсолютная и относительная

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 затруднительней добиться этого при коротких замыканиях.

Данные о выпускаемых изделиях предприятия размещают и на своих сайтах. Связки выключателей формируют только по таблицам одного конкретного производителя. Следует учитывать, что группы, устроенные по относительному принципу, обладают большим числом функций.

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.

Виды селективных схем подключения

Кроме абсолютной и относительной селективности существует еще 7 видов селективной защиты:

  • зонная;
  • времятоковая;
  • энергетическая;
  • временная;
  • полная;
  • частичная;
  • токовая.

Для обеспечения требуемой селективности автозащиты электросети с автоматическими выключателями используют разные методы.

Защита полная и частичная

Полная защита обозначает, что если последовательно подключена пара автоматов, появление сверхтоков вызывает отключение одного, расположенного вблизи зоны неисправности. Частичная защита действует по тому же принципу, что и полная, но только после того, как ток достигнет установленной пороговой величины.

Если селективность обеспечена до меньшей из величин тока двух АВ, есть повод говорить о полной селективности между ними. В этом случае предельная величина предполагаемого тока КЗ установки при каких либо обстоятельствах будет равной или меньшей величины тока двух АВ.

Токовый тип селективности

У токовой избирательности основной показатель — предельная токовая отметка. От объекта до ввода значения выстраивают по признаку возрастания. Действие этой избирательности защит основано на той же базе, что и у временной селективности. Разность только в том, что выдержка делается по значению тока — с приближением точки КЗ к вводу, растут показания тока КЗ. Временной показатель отключения может быть таким же.

Поврежденную из-за КЗ зону определяют посредством уставки срабатывания на разные величины тока. Полной селективность может быть только в условиях, где ток КЗ невысокий, а в промежутке между двумя автоматами есть оборудование, отличающееся немалым электрическим сопротивлением. При таком раскладе токи КЗ будут значительно отличаться.

Применяют такой вид избирательности в основном в конечных распредщитах. Здесь сочетается номинальный ток незначительной величины и ток КЗ с большим полным сопротивлением стыковочных кабелей. Этот вариант селективности является экономичным, простым и действующим в течение мгновения. Все же зачастую указанная селективность может являться частичной т.к. наибольший ток, как правило, небольшой.

Когда значения Isd1 и Isd2 одинаковы или предельно близки, то Is — максимальный ток селективности равен Isd2. Если эти величины намного отличаются, Is = Isd1. Условием обеспечения селективности по току является соблюдение неравенств: Ir1/Ir2 > 2 и Isd1/Isd2 > 2. В этом случае максимум селективности — Is = Isd1.

К недостаткам относят и быстрый рост уровня уставок защиты от токов большого уровня. Невозможно быстро отключить поврежденную цепочку, если один из автоматов окажется неисправным. При расчете уставок защит по току необходимо принимать во внимание действительные токи, проходящие через выключатели, работающие в автоматическом режиме.

Временная и времятоковая селективность

Когда в цепи имеется ряд автоматических выключателей, обладающих идентичными токовыми характеристиками, но разным временем выдержки, то при возникновении неисправности они страхуют друг друга. Тот, что находится в непосредственной близости к месту повреждения, сработает сразу, следующий — через какое-то время и т.д.

В случае времятоковой селективности защитные приборы реагируют не только на ток, но и на продолжительность реакции. При определенном значении тока через какое-то время задержки срабатывает защита, дистанция от которой к месту КЗ меньше. Исправная часть установки не отключается.

Комбинация токовой и временной селективности увеличивает эффективность отключения. Когда Isc B Энергетическая селективность автоматов

При энергетической селективности отключения происходят внутри корпуса автомата. Длительность процесса настолько мала, что ток КЗ не успевает приблизиться к своему предельному значению. Времятоковая система защиты считается сложной. Здесь задействована не только реакция на ток, но и время, на протяжении которого это происходит.

С возрастанием тока у автомата падает величина времени срабатывания. Базой для этого вида селективности является регулировка защиты таким способом, когда со стороны защищаемого объекта она срабатывает быстрее при всех пороговых значениях тока, по сравнению с автоматом на вводе.

Что такое зонная селективность


Зонный способ сложный и недешевый, поэтому применяют его в основном в промышленности. Как только пороговые показатели тока достигают максимума, в центр контроля поступают данные и выбранный автомат срабатывает. Электрическая сеть с таким видом избирательности включает специальные электронные расцепители.

Когда обнаруживается нарушение, от выключателя, расположенного ниже, поступает сигнал к устройству, находящемуся выше. Первый автомат должен отреагировать в течение секунды. Если он не среагировал, срабатывает второй.

Сравнивая этот вид селективности с временной избирательностью, можно увидеть, что время срабатывания в этом случае намного ниже — иногда составляет сотни миллисекунд. Снижается как процент интервенции в систему, так и процент ее повреждения. Уменьшаются тепловые и динамические влияния на части установки. Возрастает число уровней селективности.

В случае зонной селективности срабатывает защита, находящаяся со стороны источника питания, если взять за исходную точку место КЗ. До момента срабатывания автомата осуществляется контроль над тем, чтобы защитное устройство с нагруженной стороны не подало аналогичный сигнал.

Но такая избирательность требует присутствия дополнительного источника питания. Поэтому рациональное применение этого вид селективности — системы с высокими параметрами тока КЗ и током значительной величины. Такими являются коммутационно-распределительные аппараты, находящиеся со стороны нагруженности генераторов, трансформаторов.

Расчет селективности автоматов

Грамотный выбор и правильная настройка — основной принцип соблюдения селективности автоматических выключателей. Избирательность для выключателя, находящегося вблизи источника, гарантирует выполнение требования: Iс.о.послед ≥ Kн.о.∙ I к.пред.

Здесь Iс.о послед. — такая величина тока, за которой следует срабатывание защиты. I к.пред. — ток КЗ в конечной точке зоны, на которую распространяется действие автомата, расположенного далеко от энергоисточника. Kн.о. — коэффициент надежности. Его величина находится в зависимости от разброса параметров.

Расклад tс.о.послед ≥ tк.пред.+ ∆t демонстрирует селективность в случае регулировки АВ по времени. tс.о.послед, tк.пред. — интервалы времени срабатывания выключателей, находящихся на большой дистанции от источника питания и расположенных рядом. ∆t — параметр, который берут из каталога и обозначающий временную степень селективности.

Карта селективности и правила ее создания

Времятоковые характеристики всех устройств, включенных в схему электрической сети, изображают на карте селективности. Целью ее составления является максимальное обеспечение защиты автоматов. Основа защиты выключателей — принцип, по которому выключатели подключают друг за другом строго последовательно.

Существует ряд правил, обязательных при создании карты селективности:

  1. Установки должны иметь один источник напряжения.
  2. Все важные расчетные точки должны хорошо просматриваться. С учетом этого требования необходимо выбирать масштаб.
  3. На карте указывают защитные свойства, минимальные, максимальные параметры КЗ в точках системы.

Часто нормы проектирования нарушаются, и карты селективности в проектах отсутствуют. Это может привести к перебоям в электроснабжении потребителей.

Карта дает полную картину о согласовании уставок. Она предоставляет возможность сравнить работу автоматов по такой характеристике, как селективность. Времятоковые разновидности осей являются базой не только для построения карт селективности для токовой защиты в виде автоматических выключателей, но и для других ее видов: предохранителей, реле. Обычно одна карта содержит характеристики 2-3 АВ. По оси абсцисс отмечают величину тока в кВ, а по оси ординат — время в секундах.

Выводы и полезное видео по теме

Неполадки при работе автоматических выключателей и их устранение:

Вычерчивание карты селективности посредством специальной программы:

Надежное, безопасное использование электрической проводки невозможно без учета избирательности автоматов. Зная об основных моментах создания селективной защиты, можно грамотно выполнить подбор оборудования для своего технического проекта.

Селективность автоматических выключателей пуэ

Одним их важнейших параметров, определяющих надежность схемы электроснабжения, является селективность защиты. То есть способность отключить только поврежденную линию, в которой либо в результате перегрузки, либо вследствие короткого замыкания возник сверхток, не отключая при этом другие цепи. Сверхтоком называют любое превышение тока в линии выше номинального тока аппарата защиты.
В соответствие с ГОСТ Р 50030.2-2010 (IEC 60947-2) селективность по сверхтокам может быть полная и частичная.

При полной селективности (см. 2.17.2) по сверхтокам при отключении аппарата защиты (автоматического выключателя) поврежденной линии вышестоящий по схеме автоматический выключатель не отключается при любых значениях тока перегрузки или короткого замыкания.

В случае частичной селективности (см. 2.17.3) вышестоящий (например, вводной в электрощите) автоматический выключатель щита при перегрузке или коротком замыкании в одной из отходящих линий не отключается одновременно с аппаратом защиты поврежденной линии только в определенном диапазоне токов.

Для достижения требуемой селективности автоматические выключатели подбирают по их времятоковым характеристикам с учетом разброса их параметров. При этом следует пользоваться данными по обеспечению селективности конкретных аппаратов (чаще всего представлены в виде таблиц селективности), предоставляемыми производителями автоматических выключателей.

Добиться полной селективности, используя модульные автоматические выключатели по ГОСТ Р 50345-2010 (МЭК 60898) как правило, практически невозможно. Например, если номинальный ток вводного автоматического выключателя 25 А, а номинальные токи автоматических выключателей отходящих линий 10 А, то селективность при одинаковых характеристиках срабатывания выключателей ограничивается в диапазоне токов до 200 А. То есть при токах короткого замыкания более 200 А автоматические выключатели отключатся не селективно (как правило, оба одновременно). Максимальный ток короткого замыкания, который может возникнуть, рассчитывают или измеряют в точке подключения ближайших по длине кабеля нагрузок (розеток, светильников).

Если вводной автоматический выключатель имеет характеристику срабатывания D при номинальном токе 25 А, а выключатель отходящей линии характеристику C при номинальном токе 10 А, то по таблицам селективности удается подобрать пару выключателей, которые обеспечат селективность при токах короткого замыкания до 500 – 600А. Автоматические выключатели должны быть одного производителя, в противном случае никто не даст никаких гарантий по селективности. А в случае возникновения аварийной ситуации из-за отсутствия селективности претензии предъявить будет некому.

В соответствие с требованиями ГОСТ 50345-2010 (МЭК 60898), модульные автоматические выключатели (для бытового и аналогичного применения) при коротком замыкании должны срабатывать за время, не превышающее 0,1 секунды. Обычно такие выключатели (в зависимости от производителя) срабатывают при коротком замыкании за время 0,03 – 0,05 секунды. При использовании неселективных выключателей, особенно разных производителей, может возникнуть ситуация, когда при коротком замыкании будет отключаться только вышестоящий аппарат защиты. Поэтому гарантии по селективности двух конкретных типов выключателей может дать только их производитель. Таблицы селективности можно найти в каталогах на низковольтное оборудование.

При использовании модульных автоматических выключателей для достижения частичной селективности хотя бы в небольшом диапазоне токов (что определяет размер селективной зоны действия защит по длине отходящей линии) отношение номинального тока вышестоящего аппарата (например, вводного) к нижестоящему, (например, групповых линий) должно быть, как правило, не менее 2,5 — 3.

Для достижения полной селективности при защите отходящих групповых линий модульными автоматическими выключателями по ГОСТ 50345-2010 (МЭК 60898), вышестоящие аппараты защиты электрощитов и автоматические выключатели для защиты распределительной сети должны соответствовать ГОСТ Р 50030.2-2010 (IEC 60947-2) и обладать в зоне действия селективной токовой отсечки определенным временем несрабатывания (как правило, данное время составляет несколько десятков миллисекунд). При этом отношение номинальных токов выключателей должно быть не менее 1,6. Для получения более точных данных следует пользоваться таблицами селективности, или запрашивать информацию у производителей оборудования.

Следует отметить, что в зоне действия неселективной (мгновенной) токовой отсечки вышестоящего аппарата (обычно при значительных токах короткого замыкания вблизи мощных источников питания, определяемых расчетным путем) селективность у ряда производителей так же может быть обеспечена за счет так называемого «рефлексного отключения», когда энергия замыкания рассеивается на нижестоящем аппарате, обладающем функцией токоограничения (быстрое отключение до достижения максимального пика тока менее, чем за 10 мс). В этом случае энергии замыкания, пропускаемой через вышестоящий аппарат недостаточно для его срабатывания.

В распределительных щитах аварийного освещения и других систем обеспечения безопасности зданий необходимо обеспечить максимальную, желательно полную селективность защиты. В обоснованных случаях допускается частичная селективность, если максимальный ток короткого замыкания не выходит за пределы диапазона токов, при которых выполняется условие селективности. Нельзя допустить, что бы при коротком замыкании в отдельной групповой линии отключился вышестоящий (вводной) аппарат защиты.

Необходимо стремиться к уменьшению количества ступеней, используя, где это допустимо, на вводе в щиток выключатель нагрузки. В этом случае селективность должна быть обеспечена между автоматическими выключателями групповых линий и автоматическим выключателем, защищающим распределительную сеть. При использовании выключателей нагрузки на вводе в щиток освещения удается значительно повысить надежность сети аварийного освещения в случае, если вышестоящий аппарат защиты обеспечивает полную селективность с групповыми аппаратами, по сравнению со схемой, когда на вводе в щиток предусматривают аппарат, обеспечивающий только частичную селективность. Если же вышестоящий аппарат, защищающий распределительную сеть, и и вводной аппарат в щиток, предусматриваются одинаковыми (обеспечивающими селективность с групповыми аппаратами), то это ведет к удорожанию и, как правило нерациональному усложнению схемы. При этом данные аппараты работают между собой не селективно. Селективное же их выполнение приводит к завышению вышестоящей защиты, увеличению сечений питающих линий и к неоправданным затратам. Поэтому подобные решения следует применять только в обоснованных случаях (например, при необходимости разделения зон ответственности эксплуатирующих организаций).

Часто в примечаниях к схеме распределительного щита можно увидеть фразу: «Допускается использовать оборудование других производителей, имеющее аналогичные параметры». Следует учитывать, что подбирать автоматические выключатели следует всегда с учетом их селективности.

В электрощитах многих зданий, построенных 30 – 40 лет назад, можно увидеть стандартные электрические щиты, в которых вводной автоматический выключатель установлен с номинальным током 100 А и автоматические выключатели отходящих линий на 10 и 16 А. Если расчетный ток такого щита не превышает 40 – 50 А, то иногда службы эксплуатации здания получают предписание установить в щит вводной автоматический выключатель, соответствующий расчетному току. И когда в такой щит устанавливают современный аппарат защиты, то при коротком замыкании в любой отходящей линии могут отключиться и вводной и групповой аппарат и даже только вводной автоматический выключатель. В щитах аварийного освещения подобное недопустимо.

Автор выражает глубокую признательность Сергею Волкову (АО «Атомэнергопроект»), за полезные советы и рекомендации, сделанные при подготовке статьи.

Избирательность или селективность автоматических выключателей — ключевой момент в обеспечении надежной работы электрической цепи. Эта функция способствует предупреждению аварийных ситуаций, подымает на более высокую ступень безопасность.

В случае перегрузки линии, короткого замыкания включается в работу защита только линии с повреждением, остальная часть электроустановки остается в рабочем состоянии. Почему так происходит мы детально разберем в этой статье, рассмотрим основные задачи селективной защиты, схемы подключения и их особенности.

Также уделим внимание расчету селективности и правилам создания карты, снабдив материал наглядными схемами, таблицами и фото. И дополним статью подробными объяснениями в видеороликах.

Значение и основные задачи селективной защиты

Безопасная эксплуатация и стабильная работа электроустановок — это те задачи, которые возложены на избирательную защиту. Она мгновенно вычисляет и отсекает поврежденную зону без прекращения подачи питания на исправные участки. Селективность снижает нагрузки на установку, уменьшает последствия КЗ.

При отлаженной работе автоматических выключателей по максимуму удовлетворяются запросы, относительно обеспечения бесперебойного электроснабжения и как следствие, технологического процесса.

Когда автоматическое оборудование, осуществляющее размыкание, в результате КЗ окажется неисправным, благодаря селективности потребители получат нормальное питание.

Правило, утверждающее, что величина тока, проходящего через все распредвыключатели, установленные за вводным автоматом, меньше обозначенного тока последнего, является основой селективной защиты.

В сумме эти номиналы могут быть и больше, но каждый отдельный обязательно хотя бы на шаг ниже вводного. Так, если на вводе установлен 50-амперный автомат, то следующим за ним устанавливают выключатель, с номиналом по току в 40 А.

При помощи рычажка как включают, так и выключают впуск тока на клеммы. К клеммам подводят и фиксируют контакты. Подвижный контакт с пружиной служит для быстрого размыкания, а связь цепи с ним выполнена через неподвижный контакт.

Расцепление, в случае перекрытия током своего порогового значения, происходит за счет нагрева и изгиба биметаллической пластины, а также соленоида.

Токи срабатывания настраивают при помощи регулировочного винта. С целью предотвращения появления электродуги во время размыкания контактов, введен в схему такой элемент, как дугогасительная решетка. Для фиксации корпуса автомата существует защелка.

Избирательность, как особенность релейной защиты — это умение обнаруживать неисправный узел системы и отсекать его от действующей части ЭЭС.

Селективность автоматов — это их свойство работать поочередно. Если этот принцип нарушен, будут греться и автоматические выключатели, и электропроводка.

В результате может возникнуть КЗ на линии, перегорание плавких контактов, изоляции. Все это приведет к выходу из строя электроприборов и пожару.

Допустим, на длинной линии электропередач возникла аварийная ситуация. Согласно главному правилу селективности первым срабатывает автомат ближайший к месту повреждения.

Если в обычной квартире в розетке происходит короткое замыкание, на щитке срабатывать должна защита линии, частью которой эта розетка является. Если этого не произошло, наступает очередь автоматического выключателя на щиток, и только за ним — вводного.

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.

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.

Виды селективных схем подключения

Кроме абсолютной и относительной селективности существует еще 7 видов селективной защиты:

  • зонная;
  • времятоковая;
  • энергетическая;
  • временная;
  • полная;
  • частичная;
  • токовая.

Для обеспечения требуемой селективности автозащиты электросети с автоматическими выключателями используют разные методы. Но в любом случае важно правильно установить выключатель, следуя выбранной схеме и правилам монтажа.

Вид #1 — полная и частичная защита

Полная защита обозначает, что если последовательно подключена пара автоматов, появление сверхтоков вызывает отключение одного, расположенного вблизи зоны неисправности.

Частичная защита действует по тому же принципу, что и полная, но только после того, как ток достигнет установленной пороговой величины.

Если селективность обеспечена до меньшей из величин тока двух АВ, есть повод говорить о полной селективности между ними. В этом случае предельная величина предполагаемого тока КЗ установки при каких либо обстоятельствах будет равной или меньшей величины тока двух АВ.

Вид #2 — токовый тип селективности

У токовой избирательности основной показатель — предельная токовая отметка. От объекта до ввода значения выстраивают по признаку возрастания. Действие этой избирательности защит основано на той же базе, что и у временной селективности.

Разность только в том, что выдержка делается по значению тока — с приближением точки КЗ к вводу, растут показания тока КЗ. Временной показатель отключения может быть таким же.

Поврежденную из-за КЗ зону определяют посредством уставки срабатывания на разные величины тока. Полной селективность может быть только в условиях, где ток КЗ невысокий, а в промежутке между двумя автоматами есть оборудование, отличающееся немалым электрическим сопротивлением. При таком раскладе токи КЗ будут значительно отличаться.

Применяют такой вид избирательности в основном в конечных распредщитах. Здесь сочетается номинальный ток незначительной величины и ток КЗ с большим полным сопротивлением стыковочных кабелей.

Этот вариант селективности является экономичным, простым и действующим в течение мгновения. Все же зачастую указанная селективность может являться частичной т.к. наибольший ток, как правило, небольшой.

Когда значения Isd1 и Isd2 одинаковы или предельно близки, то Is — максимальный ток селективности равен Isd2. Если эти величины намного отличаются, Is = Isd1.

Условием обеспечения селективности по току является соблюдение неравенств: Ir1/Ir2 > 2 и Isd1/Isd2 > 2. В этом случае максимум селективности — Is = Isd1.

К недостаткам относят и быстрый рост уровня уставок защиты от токов большого уровня. Невозможно быстро отключить поврежденную цепочку, если один из автоматов окажется неисправным.

При расчете уставок защиты по току необходимо принимать во внимание действительные токи, проходящие через выключатели, работающие в автоматическом режиме.

Вид #3 — временной и времятоковый вариант

Когда в цепи имеется ряд автоматических выключателей, обладающих идентичными токовыми характеристиками, но разным временем выдержки, то при возникновении неисправности они страхуют друг друга. Тот, что находится в непосредственной близости к месту повреждения, сработает сразу, следующий — через какое-то время и т.д.

В случае времятоковой селективности защитные приборы реагируют не только на ток, но и на продолжительность реакции. При определенном значении тока через какое-то время задержки срабатывает защита, дистанция от которой к месту КЗ меньше. Исправная часть установки не отключается.

Комбинация токовой и временной селективности увеличивает эффективность отключения. Когда Isc B Вид #4 — энергетическая селективность автоматов

При энергетической селективности отключения происходят внутри корпуса автомата. Длительность процесса настолько мала, что ток КЗ не успевает приблизиться к своему предельному значению.

Времятоковая система защиты считается сложной. Здесь задействована не только реакция на ток, но и время, на протяжении которого это происходит.

С возрастанием тока у автомата падает величина времени срабатывания. Базой для этого вида селективности является регулировка защиты таким способом, когда со стороны защищаемого объекта она срабатывает быстрее при всех пороговых значениях тока, по сравнению с автоматом на вводе.

Вид #5 — зонная схема защиты

Зонный способ сложный и недешевый, поэтому применяют его в основном в промышленности. Как только пороговые показатели тока достигают максимума, в центр контроля поступают данные и выбранный автомат срабатывает. Электрическая сеть с таким видом избирательности включает специальные электронные расцепители.

Когда обнаруживается нарушение, от выключателя, расположенного ниже, поступает сигнал к устройству, находящемуся выше. Первый автомат должен отреагировать в течение секунды. Если он не среагировал, срабатывает второй.

Сравнивая этот вид селективности с временной избирательностью, можно увидеть, что время срабатывания в этом случае намного ниже — иногда составляет сотни миллисекунд. Снижается как процент интервенции в систему, так и процент ее повреждения. Уменьшаются тепловые и динамические влияния на части установки. Возрастает число уровней селективности.

В случае зонной селективности срабатывает защита, находящаяся со стороны источника питания, если взять за исходную точку место КЗ. До момента срабатывания автомата осуществляется контроль над тем, чтобы защитное устройство с нагруженной стороны не подало аналогичный сигнал.

Но такая избирательность требует присутствия дополнительного источника питания. Поэтому рациональное применение этого вид селективности — системы с высокими параметрами тока КЗ и током значительной величины. Такими являются коммутационно-распределительные аппараты, находящиеся со стороны нагруженности генераторов, трансформаторов.

Расчет селективности автоматов

Грамотный выбор автомата и правильная настройка — основной принцип соблюдения селективности автоматических выключателей. Избирательность для выключателя, находящегося вблизи источника, гарантирует выполнение требования: Iс.о.послед ≥ Kн.о.∙ I к.пред.

Здесь Iс.о послед. — такая величина тока, за которой следует срабатывание защиты. I к.пред. — ток КЗ в конечной точке зоны, на которую распространяется действие автомата, расположенного далеко от энергоисточника. Kн.о. — коэффициент надежности. Его величина находится в зависимости от разброса параметров.

Расклад tс.о.послед ≥ tк.пред.+ ∆t демонстрирует селективность в случае регулировки АВ по времени. tс.о.послед, tк.пред. — интервалы времени срабатывания выключателей, находящихся на большой дистанции от источника питания и расположенных рядом. ∆t — параметр, который берут из каталога и обозначающий временную степень селективности.

Карта селективности и правила ее создания

Времятоковые характеристики всех устройств, включенных в схему электрической сети, изображают на карте селективности. Целью ее составления является максимальное обеспечение защиты автоматов. Основа защиты выключателей — принцип, по которому выключатели подключают друг за другом строго последовательно.

Существует ряд правил, обязательных при создании карты селективности:

  1. Установки должны иметь один источник напряжения.
  2. Все важные расчетные точки должны хорошо просматриваться. С учетом этого требования необходимо выбирать масштаб.
  3. На карте указывают защитные свойства, минимальные, максимальные параметры КЗ в точках системы.

Часто нормы проектирования нарушаются, и карты селективности в проектах отсутствуют. Это может привести к перебоям в электроснабжении потребителей.

Карта дает полную картину о согласовании уставок. Она предоставляет возможность сравнить работу автоматов по такой характеристике, как селективность.

Времятоковые разновидности осей являются базой не только для построения карт селективности для токовой защиты в виде автоматических выключателей, но и для других ее видов: предохранителей, реле. Обычно одна карта содержит характеристики 2-3 АВ. По оси абсцисс отмечают величину тока в кВ, а по оси ординат — время в секундах.

Выводы и полезное видео по теме

Неполадки при работе автоматических выключателей и их устранение:

Вычерчивание карты селективности посредством специальной программы:

Надежное, безопасное использование электрической проводки невозможно без учета избирательности автоматов. Зная об основных моментах создания селективной защиты, можно грамотно выполнить подбор оборудования для своего технического проекта.

Вы профессионально занимаетесь электромонтажными работами и хотите дополнить изложенный выше материал? Или заметили несоответствие или ошибку в этой статье? А может вы хотите задать вопрос нашим экспертам? Пишите, пожалуйста, свои комментарии в блоке ниже.

Надежная и безопасная работа электрических сетей обеспечивается различными способами, среди которых важную роль играет селективность автоматических выключателей. Она представляет собой особую функцию релейной защиты, способной избирательно обнаруживать неисправный участок или элемент в общей системе и отключать только его. Таким образом, предупреждаются аварийные ситуации, а уровень защиты становится значительно выше.

Общее понятие селективности

Для защиты электрических сетей от перегрузок и коротких замыканий в системе релейной защиты применяются автоматические выключатели. В аварийной ситуации они полностью отключают потребителей, что не всегда удобно. В связи с этим были разработаны селективные схемы защиты, принцип действия которых заключается в отключении не всей линии, а только аварийного участка. Групповой автоматический выключатель остается во включенном состоянии.

Отсюда следует, что селективностью считается определенный подбор автоматов для одной системы, призванный обеспечить отключение лишь конкретного аварийного участка. То есть, срабатывает то защитное устройство, которое отвечает за этот участок, а прочие автоматы в это время работают в обычном режиме. Путем селективности согласуется работа защитной аппаратуры, установленной последовательно. При возникновении короткого замыкания или перегрузки, отключается только неисправная часть электроустановки.

Выбор автоматов, в том числе и для защиты с абсолютной селективностью зависит от их номинала и характеристик срабатывания, обозначаемых как В, С и D. Система должна выстраиваться таким образом, чтобы срабатывания происходили в нужное время при различных токах коротких замыканий.

Модульные автоматы отличаются по току различными классами токоограничения, характеризующими время срабатывания электромагнитных расцепителей и собственной избирательностью. Однако быстрота не всегда имеет решающее значение, поэтому в селективных системах устанавливаются групповые автоматы, срабатывающие медленнее, чем приборы на отходящих линиях. Это позволяет исключить одновременное срабатывание основного устройства и автомата с более низким ограничением тока.

Функции и задачи селективности

Основной задачей селективной защиты является функция обеспечения стабильной работы и безопасной эксплуатации электроустановок. При возникновении аварийных ситуаций, поврежденный участок определяется практически мгновенно и сразу же отключается, не нарушая работу исправных мест. За счет селективности значительно снижается нагрузка на электроустановки, уменьшаются негативные последствия от действия короткого замыкания.

Четкая и слаженная работа защитных автоматических устройств максимально обеспечивает требования, предъявляемые к бесперебойному электроснабжению. В результате, селективность автоматического выключателя сохраняет непрерывность всех технологических процессов с участием электроустановок. Отключенные участки никак не влияют на их стабильную работу.

Основное правило устройства селективной защиты предполагает установку автоматов с номинальным током, более низким, чем у вводного устройства. Суммарно они могут превышать номинал группового автомата, но по отдельности каждый из них должен быть хотя-бы на одну ступень ниже. То есть, при установке вводного устройства на 50 А, следующий прибор на линии будет иметь номинал не выше 40 А. Первым всегда срабатывает автомат, ближе всего расположенный от места повреждения.

Селективность автоматов обеспечивается их конструкцией. Включение и отключение питания выполняется специальным рычажком. Неподвижные контакты соединяются с клеммами, к которым, в свою очередь, подключаются проводники. Быстрое размыкание осуществляется с помощью подвижного контакта, соединенного с пружиной. Расцепление обеспечивается биметаллической пластиной, изгибающейся после нагрева в случае превышения током своего предельно допустимого значения.

Для настройки токов срабатывания имеется регулировочный винт. В совокупности все элементы способствуют быстрому определению неисправного участка и отсечению его от работоспособных частей.

Основным принципом селективности считается поочередное срабатывание защитной аппаратуры. В случае отступлений от норм, произойдет перегрев не только автоматов, но и электропроводки. В результате, возникают аварийные ситуации с серьезными негативными последствиями.

Виды селективности защитных устройств

Устройства автоматической защиты классифицируются по ПУЭ в соответствии со схемами подключения:

  • При полной схеме осуществляется последовательное подключение нескольких устройств. В случае аварии быстрее всех сработает аппарат, находящийся на минимальном расстоянии от места неисправности. Это основное условие работы защитных систем.
  • Частичная схема селективной защиты действует аналогично предыдущему варианту, за исключением некоторых ограничений, установленных для величины тока.
  • Временные схемы отличаются избирательностью, то есть, различным временем выдержки устройств с одинаковыми параметрами. Таким образом, обеспечивается не только селективная защита, но и страховка автоматов по скорости отключения на случай их неисправности. Например, первый прибор должен сработать через 0,2 секунды. Если он оказался неисправным, то через 0,4 секунды сработает второй прибор.
  • Токовая селективность имеет такой же принцип работы, как и временная, но в данном случае основным критерием служит максимальная величина токовой отметки. Значения тока выставляются в направлении от источника питания до нагрузок в порядке убывания.
  • Наиболее сложной в устройстве считается времятоковая селективность. Для таких схем используется аппаратура четырех групп – А, В, С и D. Каждая из них отличается собственной реакцией на электрический ток и обеспечивает отключение в нужный момент. Защитная схема от коротких замыканий составляется с учетом индивидуальных особенностей каждой из них. При необходимости обеспечивается селективность между предохранителями и автоматическим выключателем.
  • Зонные схемы чаще всего применяются на объектах промышленного производства. Данный способ селективности считается не только сложным, но и дорогим вариантом, требующим специальных приборов слежения. При этом, все полученные данные сосредотачиваются в центре контроля, который и определяет, какой автомат будет использован для отключения. То есть, он мгновенно выполняет необходимый расчет. В таких устройствах используются электронные расцепители, работающие по следующей схеме, предусмотренной ПУЭ: в случае аварийной ситуации нижестоящий аппарат, подает сигнал вышестоящему. Если через 1 секунду не произойдет срабатывания нижнего автомата, то сразу же включится второй прибор.
  • Энергетическая схема предполагает быстрое действие селективности автоматических выключателей, при котором токи коротких замыканий не успевают набрать свое максимальное значение.

Правила составления карты селективности

Максимальное использование защитных свойств автоматических выключателей обеспечивается за счет составления специальной карты, отображающей селективность защиты электрической сети, с графическим обозначением всех возможных процессов. Она выполняется в виде схемы установленного образца, в которой указываются все токовые характеристики защитных устройств, включенных в конкретную электрическую сеть.

При составлении карты должны соблюдаться определенные правила:

  • Все электроустановки должны быть подключены к общему источнику питания.
  • Все места расположения значимых расчетных точек должны нормально просматриваться, поэтому карта селективности выполняется в наиболее подходящем масштабе.
  • На схеме отмечаются защитные свойства каждого автомата, а также характеристики возможных коротких замыканий в различных точках с их минимальным и максимальным значением.
  • Характеристики автоматов наносятся последовательно, в соответствии с порядком их подключения. Для правильного построения схемы используются оси с основными показателями. На основании схемы составляется специальная таблица, облегчающая выбор защитных устройств.

На правильно составленной карте отображается полная картина об уставках автоматов, согласованных между собой. Это дает возможность сравнивать параметры защитных устройств и общую селективность защиты. Сама карта в первую очередь строится на основе осей времятоковых характеристик и их разновидностей. Как правило, в одной этой схеме отображаются параметры двух или трех автоматов. Горизонтальная ось абсцисс содержит токовые величины (в кВт), а на вертикальной оси ординат отмечается время (с).

Ускорить составление карты помогает специальная программа, которую можно легко найти в интернете. Иногда такие схемы отсутствуют в проектной документации на электрооборудование. Это может привести к нарушениям установленных норм и отключениям питания потребителей.

Селективность что это – советы электрика

Селективность автоматических выключателей: что это, принцип организации, виды

Избирательность или селективность автоматических выключателей — ключевой момент в обеспечении надежной работы электрической цепи. Эта функция способствует предупреждению аварийных ситуаций, подымает на более высокую ступень безопасность.

В случае перегрузки линии, короткого замыкания включается в работу защита только линии с повреждением, остальная часть электроустановки остается в рабочем состоянии.

Основные задачи селективной защиты

Безопасная эксплуатация и стабильная работа электроустановок — это те задачи, которые возложены на избирательную защиту. Она мгновенно вычисляет и отсекает поврежденную зону без прекращения подачи питания на исправные участки. Селективность снижает нагрузки на установку, уменьшает последствия КЗ.

При отлаженной работе автоматических выключателей по максимуму удовлетворяются запросы, относительно обеспечения бесперебойного электроснабжения и как следствие, технологического процесса.

Когда автоматическое оборудование, осуществляющее размыкание, в результате КЗ окажется неисправным, благодаря селективности потребители получат нормальное питание.

Что такое селективная защита

Правило, утверждающее, что величина тока, проходящего через все распредвыключатели, установленные за вводным автоматом, меньше обозначенного тока последнего, является основой селективной защиты.

В сумме эти номиналы могут быть и больше, но каждый отдельный обязательно хотя бы на шаг ниже вводного. Так, если на вводе установлен 50-амперный автомат, то следующим за ним устанавливают выключатель, с номиналом по току в 40 А.

Автоматический выключатель состоит из следующих элементов: рычага (1), клемм винтовых (2), контактов подвижного и неподвижного(3, 4), биметаллической пластины (5), винта регулировочного (6), соленоида (7), решетки дугогасительной (8), защелки (9)

При помощи рычажка как включают, так и выключают впуск тока на клеммы. К клеммам подводят и фиксируют контакты. Подвижный контакт с пружиной служит для быстрого размыкания, а связь цепи с ним выполнена через неподвижный контакт.

Расцепление, в случае перекрытия током своего порогового значения, происходит за счет нагрева и изгиба биметаллической пластины, а также соленоида.

Токи срабатывания настраивают при помощи регулировочного винта. С целью предотвращения появления электродуги во время размыкания контактов, введен в схему такой элемент, как дугогасительная решетка. Для фиксации корпуса автомата существует защелка.

Избирательность, как особенность релейной защиты — это умение обнаруживать неисправный узел системы и отсекать его от действующей части ЭЭС.

Здесь приведена схема щита, наглядно показывающая, как распределяется нагрузка по квартире. Перед установкой автомата нужно выполнить расчет суммарной мощности оборудования, которое будет подключено к нему

Селективность автоматов — это их свойство работать поочередно. Если этот принцип нарушен, будут греться и автоматические выключатели, и электропроводка.

В результате может возникнуть КЗ на линии, перегорание плавких контактов, изоляции. Все это приведет к выходу из строя электроприборов и пожару.

Допустим, на длинной линии электропередач возникла аварийная ситуация. Согласно главному правилу селективности первым срабатывает автомат ближайший к месту повреждения.

Если в обычной квартире в розетке происходит короткое замыкание, на щитке срабатывать должна защита линии, частью которой эта розетка является. Если этого не произошло, наступает очередь автоматического выключателя на щиток, и только за ним — вводного.

Селективность защиты абсолютная и относительная

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 затруднительней добиться этого при коротких замыканиях.

Упрощают задачу таблицы селективности, которые производители прилагают к своим изделиям.

Применяя их, создают группы с селективностью срабатывания

Данные о выпускаемых изделиях предприятия размещают и на своих сайтах.

Связки выключателей формируют только по таблицам одного конкретного производителя. Следует учитывать, что группы, устроенные по относительному принципу, обладают большим числом функций.

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.

Виды селективных схем подключения

Кроме абсолютной и относительной селективности существует еще 7 видов селективной защиты:

  • зонная;
  • времятоковая;
  • энергетическая;
  • временная;
  • полная;
  • частичная;
  • токовая.

Для обеспечения требуемой селективности автозащиты электросети с автоматическими выключателями используют разные методы.

Защита полная и частичная

Полная защита обозначает, что если последовательно подключена пара автоматов, появление сверхтоков вызывает отключение одного, расположенного вблизи зоны неисправности.

Частичная защита действует по тому же принципу, что и полная, но только после того, как ток достигнет установленной пороговой величины.

Селективность отключения, обеспечивающаяся автоматами, заключается в том, что КЗ, в каком бы месте электроустановки оно ни возникло, будет отсечено ближайшим выключателем, находящимся выше этой точки.

Оставшиеся устройства не отключатся

В этом случае предельная величина предполагаемого тока КЗ установки при каких либо обстоятельствах будет равной или меньшей величины тока двух АВ.

Токовый тип селективности

У токовой избирательности основной показатель — предельная токовая отметка. От объекта до ввода значения выстраивают по признаку возрастания. Действие этой избирательности защит основано на той же базе, что и у временной селективности.

Разность только в том, что выдержка делается по значению тока — с приближением точки КЗ к вводу, растут показания тока КЗ. Временной показатель отключения может быть таким же.

Поврежденную из-за КЗ зону определяют посредством уставки срабатывания на разные величины тока. Полной селективность может быть только в условиях, где ток КЗ невысокий, а в промежутке между двумя автоматами есть оборудование, отличающееся немалым электрическим сопротивлением. При таком раскладе токи КЗ будут значительно отличаться.

Применяют такой вид избирательности в основном в конечных распредщитах. Здесь сочетается номинальный ток незначительной величины и ток КЗ с большим полным сопротивлением стыковочных кабелей.

Этот вариант селективности является экономичным, простым и действующим в течение мгновения. Все же зачастую указанная селективность может являться частичной т.к. наибольший ток, как правило, небольшой.

На фото токовая избирательность с применением АВ. При таком виде селективности существует смещение по оси тока токовых характеристик расположенных друг за другом автоматов

Когда значения Isd1 и Isd2 одинаковы или предельно близки, то Is — максимальный ток селективности равен Isd2. Если эти величины намного отличаются, Is = Isd1.

Условием обеспечения селективности по току является соблюдение неравенств: Ir1/Ir2 > 2 и Isd1/Isd2 > 2. В этом случае максимум селективности — Is = Isd1.

К недостаткам относят и быстрый рост уровня уставок защиты от токов большого уровня. Невозможно быстро отключить поврежденную цепочку, если один из автоматов окажется неисправным.

При расчете уставок защит по току необходимо принимать во внимание действительные токи, проходящие через выключатели, работающие в автоматическом режиме.

Временная и времятоковая селективность

Когда в цепи имеется ряд автоматических выключателей, обладающих идентичными токовыми характеристиками, но разным временем выдержки, то при возникновении неисправности они страхуют друг друга. Тот, что находится в непосредственной близости к месту повреждения, сработает сразу, следующий — через какое-то время и т.д.

На этой 2-уровневой схеме выключатель «А» обладает таким временем выдержки, которое обеспечивает полную селективность с характеристиками АВ «В»

В случае времятоковой селективности защитные приборы реагируют не только на ток, но и на продолжительность реакции. При определенном значении тока через какое-то время задержки срабатывает защита, дистанция от которой к месту КЗ меньше. Исправная часть установки не отключается.

На фото график временной селективности с использованием АВ. Времятоковые характеристики выключателей В и А не пересекаются.

Они расположены ступенчато

Расчет селективности автоматов

Грамотный выбор и правильная настройка — основной принцип соблюдения селективности автоматических выключателей. Избирательность для выключателя, находящегося вблизи источника, гарантирует выполнение требования: Iс.о.послед ≥ Kн.о.∙ I к.пред.

Здесь Iс.о послед. — такая величина тока, за которой следует срабатывание защиты. I к.пред. — ток КЗ в конечной точке зоны, на которую распространяется действие автомата, расположенного далеко от энергоисточника. Kн.о. — коэффициент надежности. Его величина находится в зависимости от разброса параметров.

Номинал автомата для цепи подбирают не только путем расчета, но и по такой таблице, ориентируясь на разрез кабелей в схеме

Расклад tс.о.послед ≥ tк.пред.+ ∆t демонстрирует селективность в случае регулировки АВ по времени. tс.о.

послед, tк.пред. — интервалы времени срабатывания выключателей, находящихся на большой дистанции от источника питания и расположенных рядом. ∆t — параметр, который берут из каталога и обозначающий временную степень селективности.

Карта селективности и правила ее создания

Времятоковые характеристики всех устройств, включенных в схему электрической сети, изображают на карте селективности. Целью ее составления является максимальное обеспечение защиты автоматов. Основа защиты выключателей — принцип, по которому выключатели подключают друг за другом строго последовательно.

Существует ряд правил, обязательных при создании карты селективности:

  1. Установки должны иметь один источник напряжения.
  2. Все важные расчетные точки должны хорошо просматриваться. С учетом этого требования необходимо выбирать масштаб.
  3. На карте указывают защитные свойства, минимальные, максимальные параметры КЗ в точках системы.

Часто нормы проектирования нарушаются, и карты селективности в проектах отсутствуют. Это может привести к перебоям в электроснабжении потребителей.

На карту наносят характеристики автоматов, подключенных последовательно друг за другом. Саму схему строят в осях

Карта дает полную картину о согласовании уставок. Она предоставляет возможность сравнить работу автоматов по такой характеристике, как селективность.

Времятоковые разновидности осей являются базой не только для построения карт селективности для токовой защиты в виде автоматических выключателей, но и для других ее видов: предохранителей, реле. Обычно одна карта содержит характеристики 2-3 АВ. По оси абсцисс отмечают величину тока в кВ, а по оси ординат — время в секундах.

Выводы и полезное видео по теме

Неполадки при работе автоматических выключателей и их устранение:

Вычерчивание карты селективности посредством специальной программы:

Надежное, безопасное использование электрической проводки невозможно без учета избирательности автоматов. Зная об основных моментах создания селективной защиты, можно грамотно выполнить подбор оборудования для своего технического проекта.

Что такое селективность защиты?

Вы здесь:Селективность в электрике и энергетике является наиважнейшим понятием, поскольку ее главной функцией была, будет и остается защита электрических приборов от выхода из строя, вследствие каких-либо нарушений в работе электроустановок.

Именно благодаря этой защитной функции сохраняется продолжительность жизни аппаратов и приборов, что позволяет работать электрооборудованию дольше и надежнее.

В этой статье мы постараемся разобраться, что такое селективность защиты электрической сети и какой у нее принцип действия.

Что это такое?

В первую очередь, понятие «селективность» включает в себя защитный механизм и отлаженную работу неких приборов, состоящих из отдельных элементов, последовательно подключенных между собой.

Зачастую такими приборами служат различные виды автоматов, предохранителей, УЗО и т.д. Результатом их работы является предупреждение «сгорания» электромеханизмов в случае возникновения угроз.

Схема селективной работы автоматических выключателей и УЗО в щитке предоставлена ниже:

Преимуществом данной системы является ее свойство отключать лишь необходимые участки, при этом вся остальная система остается в рабочем состоянии. Единственным условием при этом остается согласованность защитных устройств между собой.

Основные функции

Итак, основными функциями селективной защиты являются:

  • обеспечение безопасности электроприборов и сотрудников;
  • мгновенное определение и отключение зоны питания, в которой произошла поломка, без других отключений, которые прекратят подачу электроэнергии в местах стабильной работы техники;
  • снижение влияния негативных последствий на остальные части электромеханизмов;
  • уменьшение нагрузки на составные установки и предотвращение поломок в неисправной зоне;
  • обеспечение максимально возможного непрерывного электроснабжения высокого качества;
  • обеспечение беспрерывности рабочего процесса;
  • обеспечение квалифицированной поддержки в том случае, если сама защита, отвечающая за размыкание, придет в неисправность;
  • поддержка оптимального функционирования установки;
  • обеспечение простоты в эксплуатации и экономической эффективности.

Виды селективной защиты

Селективность защитной аппаратуры разделяется на следующие виды:

  1. Полная. Задействовано два аппарата с последовательным подключением, при воздействии сверхтоков срабатывает защита только одного, который находится ближе к зоне неисправности.
  2. Частичная. Подобна полной, но защита действует только до определенного показателя сверхтока.
  3. Временная. В цепь включается несколько автоматов с одинаковыми токовыми характеристиками, но разной выдержкой по времени. В результате от самого ближнего к неисправности, до самого отдаленного автоматического выключателя, аппараты друг друга страхуют (например, самый ближний сработает через 0,02 с, следующий через 0,5 с, ну и последний через 1 с, если остальные 2 не сработают).
  4. Токовая. Если говорить грубо, то принцип действия токовой селективности защит аналогичен временной, но только выдержка происходит не по времени, а по величине тока. К примеру, автоматические выключатели устанавливаются на вводе 25А, далее 16А, а потом 10А. При этом время отключения у них может быть одинаковое.
  5. Времятоковая. Кроме реакции механизмов защиты на ток, также определяется время этой реакции.
  6. Зонная. При выявлении нарушения порога тока срабатывание установки позволяет точно определить неисправную зону и отключить подачу электричества только в ней.
  7. Энергетическая. Все процессы по предотвращению поломки происходят в литом корпусе автоматического выключателя. Отключение происходит за такой малый срок, что отметка максимального значения тока не достигает своего результата.

Также селективность защиты может быть абсолютной и относительной. В первом случае отключается только поврежденный участок цепи. По такому принципу работают предохранители, установленные в электроприборах. Относительная селективность защищает не только «свой участок», но и соседний, если в нем не отработала абсолютная селективная защита.

Карта селективности

Обязательно необходимо упомянуть о карте селективности, которая будет вам необходима «как воздух» для максимальной токовой защиты. Сама карта представляет собой определенную схему, построенную в осях, где отображаются все совокупности времятоковых характеристик установленных аппаратов. Пример предоставлен ниже:

Мы уже говорили, что все защитные аппараты должны быть подключены по-очереди друг за другом. И на карте отображают характеристики именно этих приборов.

Главными правилами при чертежах карт являются: установки защит должны исходить от одного напряжения; масштаб необходимо выбирать с расчетом того, что будет видны все граничные точки; необходимо указать не только защитные свойства, но и максимальные и минимальные показатели коротких замыканий в расчетных точках схемы.

Стоит отметить, что в сегодняшней практике крепко закрепилось отсутствие карт селективности в проектах, особенно при небольших напряжениях. И это нарушение всех норм проектирования, которое в итоге и является результатом отключения электричества у потребителей.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:

Теперь вы знаете, что такое селективность защиты электрической сети и для чего она нужна. Если есть вопросы, можете задавать их на нашем форуме для электриков.

Будет интересно прочитать:

  • Как проверить работоспособность автоматического выключателя?
  • В чем разница между электромеханическим УЗО и электронным?

    Учимся отличать УЗО от дифференциального автомата – 4 внешних признака

    Селективность защиты электрической сети (принцип работы)

    В электрике и энергетической отрасли селективность относится к важнейшим понятиям, так как основное ее назначение — защита от выхода из строя электроприборов по причине каких-либо неисправностей при функционировании электроустановок. Благодаря такой функции продляется срок службы приборов, повышается надежность их работы.

    Что такое селективность?

    Понимание селективности представляет собой отлаженное функционирование и механизм защиты определенного оборудования, состоящего из последовательно соединенных элементов.

    К подобным устройствам часто относятся разнообразные типы УЗО, дифавтоматов, предохранителей. Итог их работы — недопущение перегорания электрических механизмов при возникновении каких-либо предпосылок для этого.

    Читайте также статью ⇒ Принцип селективности для выбора автоматических выключателей и УЗО.

    Схема совместной селективной работы УЗО и автоматических выключателей в щитке

    Основным преимуществом такой системы можно назвать возможность отключения только неисправных участков, при которой оставшаяся часть системы продолжает работать.

    Функции селективности

    К основным функциям селективности относятся:

    • обеспечение условий безопасности электрооборудования и работающих с ним сотрудников;
    • мгновенное выявление и отключение от питания зон, в которых возникла неисправность без отключения подачи питания в зоны исправной работы электротехники;
    • минимизация влияния отрицательных последствий неисправности на работающие в нормальном режиме части оборудования;
    • снижение нагрузки на состоящие из нескольких частей установки, предотвращение возникновения повреждений в аварийной части системы;
    • гарантирование максимально продолжительного электроснабжения требуемого качества;
    • обеспечение непрерывности выполнения процесса функционирования;
    • выполнение необходимого уровня поддержки при неисправности защиты, работающей на размыкание;
    • выполнение поддержки наиболее приемлемого режима работы агрегатов;
    • обеспечение рационального и простого использования, экономически рациональной работы установок.

    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:

    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.

    Комбинированная селективность

    Этот вид основывается на комбинировании селективности компонентов, входящих в ее состав. Такие комбинации позволяют выполнить значительные улучшения:

    • суммарной селективности;
    • аварийного режима либо резервирования.

    Варианты применения комбинированной селективности:

    • по времени и току;
    • логическая плюс временная;
    • направленная и логическая;
    • направленная с временной;
    • временная совместно с направленной.

    Карта селективности

    Нельзя не упомянуть и селективной карте, требующейся для обеспечения максимальной токовой защиты. Карта выглядит как построенная в осях схема, на которой показаны все совокупности времятоковых характеристик поставленных автоматов.

    На карте селективности отображаются времятоковые характеристики установленных и подключенных защитных автоматов

    Как уже было указано выше, каждый из приборов защиты должен подключаться поочередно.

    Основные правила для построения карт:

    • защитные приборы должны исходить от одного напряжения;
    • масштаб подбирается с учетом видимости всех граничных точек;
    • должны указываться наименьшие и наибольшие показатели коротких замыканий во всех расчетных точках.

    Селективные автоматы

    Рассмотрим работу селективной защиты на примере автомата АВВ S750DR, в которых обеспечивается селективность автоматов за счет наличия дополнительного токового пути, не размыкающегося после сработки главного контакта при коротком замыкании.

    При выключении расположенной ниже аварийной зоны селективной клеммой создается задержка по времени сработки. Основная клемма селективного автомата при этом под действием пружины возвращается в исходное положение.

    При продолжении поступления сверхтока тепловая защита и в главной, и во вспомогательной цепях отключается.

    Селективная пластина при этом продолжает препятствовать механизму размыкания — пружина не может обратно изолировать основную клемму.

    Релейная защита

    К релейной защите, отключающей цепь при повреждениях, предъявляются такие требования:

    • селективность;
    • скорость реагирования;
    • чувствительность;
    • надежность.

    Селективность можно назвать главным условием, обеспечивающим бесперебойность и непрерывность питания электрооборудования при наличии запасного источника.

    Использование выключателей и реле с высокой скоростью реагирования исключается нарушение динамической устойчивости функционирующих параллельно синхронных агрегатов. Так устраняется основная причина самых тяжелых системных аварий с точки зрения непрерывной работы потребителей.

    Релейная защита также должна обладать достаточной чувствительностью к повреждениям и нештатным режимам функционирования, возникающих на подлежащих защите элементах системы. Соответствия требованию необходимого уровня чувствительности во вновь создаваемых современных электросетях добиться очень сложно.

    Требование надежности предъявляется в связи с тем, что защита сети должна безотказно и корректно функционировать и отключать оборудование при любом его повреждении и возникновении нарушений, препятствующих нормальному рабочему режиму.

    Принцип работы селективности 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?

    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.

    Определить селективность при управлении аппаратов по времени можно при помощи следующей формулы:

    • tс.о.послед ≥ tк.пред.+ ∆t, где:
      • — tс.о.послед и tк.пред. — временные интервалы, через которые срабатывают отсечки автоматов, в зависимости от близости к источнику питания;
      • — ∆t — временная ступень селективности.

    Карта селективности

    Для того чтобы обеспечить максимальную защиту автоматических выключателей, нужна специальная карта селективности или её графическое изображение. Эта карта представляет собой своеобразную схему, где отображаются все совокупности токовых характеристик используемых устройств в электрической сети (пример представлен ниже).

    Одно из основных правил защиты выключателей – все автоматы должны быть подключены друг за другом по очереди. Карта селективности предназначена для изображения характеристик всех этих приборов. Для её создания необходимо придерживаться ряда правил:

    • Установки защит должны исходить из одного напряжения;
    • Рисуя карту нужно правильно выбрать масштаб, чтобы были изображены все расчётные точки;
    • Помимо характеристик автоматов, следует указать максимальные и минимальные значения коротких замыканий в точках системы.

    Как показывает практика, селективность защиты требуется не всегда. Её применяют, только если есть риск серьёзных повреждений. Когда при расчёте получаются высокие значения номиналов автоматов, рекомендуется установить рубильники или специальные селективные устройства.

    Селективность автоматов ПУЭ

    Существует свод правил устройств электроустановок (ПУЭ), где есть чёткие понятия, как эксплуатировать автоматические выключатели. В пункте 3.1.4. сказано: для того чтобы автоматы защиты не отключали устройства при кратковременных перегрузках, уставки выключателей нужно выбирать по номинальным токам электроприёмников.

    Следует выделить ещё одно важное правило: в качестве устройств защиты должны использоваться предохранители и автоматические выключатели.

    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.

    Селективное УЗО – что это такое?

    С устройством защитного отключения (УЗО) знакомы многие. Современная электрическая сеть не обходится без этого элемента защитной автоматики. Основная цель его монтажа – обезопасить человека от воздействия электричества и от возгораний, вызванных токовыми утечками.

    Такие аварийные ситуации могут возникнуть из-за изношенной старой изоляции проводников или некачественного соединения электропроводки. Чтобы подобные аварии вовремя обнаружить и не дать им перерасти в пожар или электротравму, устанавливают устройства защитного отключения. При монтаже двухуровневой защиты применяют селективное УЗО.

    Что это за устройство? Чем оно отличается от обыкновенного? Какие ещё бывают виды и типы УЗО? Ниже ответим на все эти вопросы.

    Что такое селективность?

    Основной целью селективности является избирательность, то есть защитная автоматика выбирает только повреждённый участок и отсекает его от рабочей сети. При этом должны быть исключены нежелательные обесточения других потребителей.

    Чтобы вам было понятно, рассмотрим это на простом примере.

    Для обеспечения селективности защитная автоматика в распределительном щитке подключается последовательно по такой схеме:

    • После вводного автомата установлено общее селективное УЗО на вводе.
    • Также несколько отдельных устройств защитного отключения смонтированы в качестве групповой защиты. Здесь схемы могут различаться. Есть вариант установить УЗО отдельно на каждую комнату. Можно разделить защиту для розеточной и осветительной групп. Чаще всего применяется схема, когда для каждого элемента мощной бытовой техники (водонагревателя, стиральной машинки, электрической печи, кондиционера) устанавливается отдельное устройство защитного отключения.

    Вводное селективное УЗО должно иметь определённую выдержку времени (от 0,06 до 0,5 с).

    Наглядно про селективность УЗО на видео:

    Если в стиральной машине произошла аварийная ситуация, например, пробой изоляции, то на её корпусе появится некий потенциал.

    Когда в квартире трёхпроводная электрическая сеть, то есть имеется защитное заземление, то УЗО отреагирует сразу и путём отключения прекратит подачу питания из сети на стиральную машину.

    В случае двухпроводной сети (без защитного заземления) УЗО никак не реагирует на эту ситуацию до тех пор, пока к корпусу стиральной машинки не прикоснётся человек.

    В этот момент он начнёт играть роль проводника для прохождения токовой утечки на землю, и тогда устройство отключается.

    Селективность в данной ситуации заключается в срабатывании УЗО, которое к месту повреждения располагается ближе, то есть группового, защищающего именно машинку. Устройство на вводе должно оставаться в рабочем положении. Это и есть принцип избирательности.

    Таким образом, селективность позволяет обойтись минимальными потерями, то есть обесточенной остаётся только стиральная машина, вся остальная техника в квартире продолжает работать.

    Также за счёт селективности облегчается поиск повреждённого участка – какое УЗО отключилось, в той группе и есть неисправность.

    Обеспечение селективной работы

    Для обеспечения селективности нескольких УЗО, подключенных последовательно, нужно правильно их выбрать по значениям тока и времени. Главную роль играют такие параметры УЗО, как временные и токовые уставки. Эти устройства отличаются от остальной автоматики тем, что их селективность может быть выставлена не только по значению времени, но и по току.

    Исходя из временного интервала селективное УЗО имеет две разновидности:

    • Тип «S» с выдержкой времени 0,15-0,5 с.
    • Тип «G» с выдержкой времени 0,06-0,08 с.

    Обратите внимание на то, что обыкновенное УЗО без функции селективности срабатывает через 0,02-0,03 с после обнаружения утечки тока. Такое устройство устанавливают для отходящих групповых потребителей, а тип «S» или «G» подходит для монтажа на входе (вблизи с источником питания).

    Способ обеспечения селективности УЗО на видео:

    Запомните, что вышестоящее УЗО должно иметь в три раза большую выдержку по времени, чем у устройств, защищающих отходящие линии. Аналогичная разница нужна и в варианте, когда селективная работа выстраивается по номинальному дифференциальному току отключения. Эта величина у вводного устройства должна в три раза превосходить ток групповой защиты.

    Если сказать проще, вводное УЗО при возникновении утечки фиксирует разницу в величинах входного и выходного тока, но не реагирует. Оно как бы даёт возможность отработать нижестоящим устройствам.

    И только в том случае, если по какой-то причине эти устройства не сработали (из-за поломки самого УЗО либо допущенных ошибок при коммутировании схемы), через определённое время отключится селективное УЗО на вводе.

    Оно является своего рода подстраховкой групповым устройствам.

    Есть ещё один случай, когда отработает вводное устройство – если токовая утечка возникнет между ним и групповым УЗО, расположенным ниже. Чтобы было понятнее, объясним на примере.

    Предположим вводное устройство вместе со счётчиком электроэнергии и общим автоматом смонтированы в распределительном щите, расположенном на улице. А устройства для отходящих линий установлены в щите, который расположен внутри дома.

    Если на кабеле между этими двумя щитами возникнет токовая утечка, то среагирует и отключится селективное УЗО на вводе.

    Селективность – хорошо это или плохо – на видео:

    Классификация устройств по форме токовой утечки

    Практически все характеристики отображаются на корпусах устройств защитного отключения. Там указываются номинальные параметры, схема подключения и некоторые буквенные символы. Мы уже рассмотрели выше, что значат английские буквы «S» и «G», а что характеризует обозначение «В», «А» и «АС»? Эта маркировка УЗО означает разные формы токовых утечек, на которые реагирует устройство:

    1. Тип «АС» – наиболее распространённый и доступный в финансовом плане. Эти УЗО отключаются при появлении в сетях мгновенных или плавно нарастающих переменных токовых утечек синусоидальной формы.
    1. Тип «А». Эти устройства реагируют, так же как и «АС» на синусоидальные переменные токовые утечки, плюс ещё и на постоянные пульсирующие формы тока. Цена УЗО типа «А» выше за счёт того, что они контролируют не только переменные, но и постоянные утечки.
    2. Тип «В». Эти устройства в жилых квартирах и домах практически не применяются, чаще их устанавливают в производственных помещениях. Они осуществляют контроль сразу за тремя формами токовых утечек: постоянной пульсирующей, выпрямленной и переменной синусоидальной.

    Все мы отлично знаем, что наша бытовая электрическая сеть имеет переменную синусоидальную форму.

    Казалось бы, что достаточно устанавливать УЗО «АС», зачем ещё нужны какие-то «А» и «В»? Но если вы внимательно прочитаете характеристики современной бытовой техники, то обнаружите, что в большинстве своём приборы оборудованы полупроводниковыми блоками питания.

    Когда синусоида доходит до этого элемента, то преобразуется в импульсный полупериод. Если повреждение произойдёт в этом месте, то устройство «АС» не обнаружит постоянную токовую утечку и не сработает.

    Рекомендуем внимательно изучать паспорт на бытовую технику, перед тем как отправитесь покупать УЗО. Производитель зачастую указывает, через какой тип («А» или «АС») необходимо выполнить подключение.

    Разновидности УЗО по принципу действия

    По принципу действия бывает УЗО электронное и электромеханическое.

    Для работы электронного устройства недостаточно появления токовой утечки, обязательно необходима ещё питающая сеть.

    Его схема дополнена электронным встроенным усилителем, получающим питание от внешних источников электричества. И если по какой-то причине на этот усилитель не будет поступать напряжение, устройство не сработает.

    По этой причине электромеханическое УЗО считается более надёжным, чем электронное, и получило большее распространение.

    Рассмотрим, как конструктивно устроено и по какому принципу работает электромеханическое УЗО. Оно состоит из четырёх основных узлов: расцепляющего механизма и электромагнитного реле (они работают в связке), самого трансформатора дифференциального тока и проверочного элемента.

    К трансформатору подключены встречные обмотки фазы и ноля. При нормальном режиме сети эти провода способствуют наведению в трансформаторном сердечнике магнитных потоков, имеющих относительно друг друга встречное направление. За счёт противоположной направленности сумма этих потоков равна нулю.

    Электромагнитное реле подключено во вторичную трансформаторную обмотку и при нормальном режиме сети находится в покое. Как только появляется утечка, по проводам фазы и нуля начинают течь различные токовые величины.

    В итоге на трансформаторном сердечнике магнитные поля будут отличаться теперь не только по направлению, но и по величине. Сумма магнитных потоков больше не равна нолю.

    Ток, появившийся во вторичной трансформаторной обмотке, в определённый момент достигает значения, при котором работает электромагнитного реле. Соответственно сразу же среагирует расцепляющий механизм и УЗО отключается.

    Всё-таки до сих пор механика преимущественнее электроники, поэтому при покупке выбирайте электромеханическое УЗО.

    Полезные советы по выбору устройств

    • При выборе учтите, что есть ещё типы УЗО, различные по конструктивному исполнению. Устройства с двумя полюсами монтируют в однофазной сети, для трёхфазной следует выбирать УЗО с четырьмя полюсами.

    Если позволяют финансовые возможности, то целесообразнее будет применение дифференциальных автоматов. Это устройство представляет собой два защитных элемента, скомбинированных в одном корпусе (УЗО и автоматический выключатель).

    Как уже неоднократно говорилось, устройство защитного отключения всегда следует ставить в схему последовательно с автоматом.

    Если устанавливать их для каждого отдельного потребителя, то распределительный щиток получится больших размеров, в нём неудобно будет производить компоновку такого количества элементов, а дифавтоматов понадобится в два раза меньше.

    • Описание практически всех характеристик устройства вы найдёте на корпусе. При выборе следует обратить внимание на параметры номинального рабочего тока – величины, которую УЗО пропускает через себя продолжительное время. Второй важной характеристикой является величина номинального отключающего дифференциального тока, при котором происходит срабатывание устройства.

    Чтобы обеспечить защиту людей, выбирайте УЗО на 6, 10, 30, 100 мА. УЗО на 300 мА эффективно защитит от возгораний, его монтируют на вводе, а уже потом устанавливают устройства с большей чувствительностью.

    Защитить розеточные и осветительные группы можно с помощью УЗО на 30 мА, для оборудования ванных комнат и мощной бытовой техники (котлов, бойлеров) покупайте устройства с номинальным током отключения 10 мА.

    • Если позволят финансы, старайтесь приобретать устройства известных европейских фирм («АВВ», «Legrand», «Schneider Electric», «Siemens» и «Моеllеr»). Разница в цене, конечно, ощутимая, но она гарантирует надёжность и качество. Среди российских производителей можно посоветовать продукцию «КЭАЗ», «ИЭК», «DEKraft». Не покупайте УЗО на рынке, чтобы избежать приобретения подделок, отправляйтесь только в специализированные магазины.

    Подробнее про выбор УЗО на видео:

    Прежде чем начать монтаж защитной автоматики в квартире, определитесь, с помощью каких устройств вы это сделаете – дифавтоматов или УЗО. Для надёжности применяйте двухуровневую защиту с установкой на вводе селективного устройства.

    Основные советы по выбору мы вам предоставили.

    Если что-то осталось непонятным, то лучше обратитесь за помощью к профессиональным электрикам, потому что даже продавцы в магазинах электротоваров не всегда могут дать необходимую консультацию в плане выбора УЗО.

    Что такое селективность автоматических выключателей, принципы расчета селективности

    ГОСТ IEC/TR 61912-2-2013

    Низковольтная коммутационная аппаратура и аппаратура управления

    УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ОТ СВЕРХТОКОВ

    Селективность в условиях сверхтоков

    Low-voltage switchgear and controlgear. Overcurrent protective devices. Part 2. Selectivity under over-current condition

    Дата введения 2020-01-01

    Цели, основные принципы и порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

    Сведения о стандарте

    1 ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой организацией «Научно-технический центр «Энергия» (АНО НТЦ «Энергия») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного документа, указанного в пункте 5

    2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

    3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 5 ноября 2013 г. N 61-П)

    За принятие проголосовали:

    Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

    Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

    Минэкономики Республики Армения

    Госстандарт Республики Беларусь

    4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 21 марта 2014 г. N 219-ст межгосударственный стандарт ГОСТ IEC/TR 61912-2-2013 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2020 г.

    5 Настоящий стандарт идентичен международному документу IEC/TR 61912-2:2009* Low-voltage switchgear and controlgear — Overcurrent protective devices — Part 2: Selectivity under over-current condition (Низковольтная коммутационная аппаратура и аппаратура управления. Устройства защиты от сверхтоков. Часть 2. Селективность в условиях сверхтоков).
    ________________
    * Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым здесь и далее по тексту, можно получить, перейдя по ссылке на сайт http://shop.cntd.ru. — Примечание изготовителя базы данных.

    Перевод с английского языка (en).

    Официальный экземпляр международного стандарта находится в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.

    Сведения о соответствии межгосударственных стандартов ссылочным международным стандартам (документам) приведены в дополнительном приложении ДА.

    Степень соответствия — идентичная (IDT).

    6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

    Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

    Введение

    В стандартах на низковольтную коммутационную и защитную аппаратуру IEC 60947, IEC 60297, IEC 60898-1 и IEC 61009-1 приведены характеристики для защиты от сверхтоков, термины и определения, относящиеся к способности аппаратов коммутировать токи ниже уровня максимальной коммутационной способности.

    На практике, при последовательной установке аппаратов в одной цепи принимается во внимание зависимость между их характеристиками для достижения оптимального подбора аппарата с учетом случая коммутации тока короткого замыкания другим аппаратом. Способность аппаратов, стоящих в одной цепи к селективности в зоне сверхтоков, позволяет проектировщику избегать отключений от источника питания цепей, критичных к обеспечению непрерывности питания. Это также обеспечивает более высокую устойчивость оборудования и систем, что позволяет не прибегать к сложным инженерным решениям и снизить затраты. Селективность посредством определенного ряда токов повреждения вплоть до токов выше, чем ожидаемый повреждающий ток в точке установки, не всегда возможна или необходима. Более экономичное решение может быть основано во многих случаях на установлении предела селективности с учетом принятия допущения низкой вероятности возникновения большого повреждающего тока короткого замыкания.

    Если коммутационные защитные аппараты применяются в качестве резервной защиты нижестоящего оборудования, руководство по их применению приведено в IEC/TR 61912-1.

    Настоящий стандарт может быть использован при разработке стандартов на конкретные виды комплектных устройств распределения и защиты, в которых излагаются требования по установлению селективности отключения аппаратов в зоне токов перегрузки и короткого замыкания и приводятся соответствующие характеристики, которые могут возникнуть при нормальном или аномальном применении.

    1 Область применения

    Настоящий стандарт применяется в качестве руководства для установления селективности между аппаратами защиты в низковольтных сетях распределения и управления, установления терминологии и определений и примеров применения селективности.

    Следующие стандарты на аппараты входят в область применения настоящего стандарта:

    — IEC 60255-3, IEC 60255-6, IEC 60255-8, IEC 60255-12;

    — IEC 60269-1, IEC 60269-2, IEC 60269-3, IEC 60269-4;

    — IEC 60898-1;

    — серия стандартов IEC 60947;

    — IEC 61008-1;

    — IEC 61009-1.

    Настоящий стандарт не рассматривает другие виды защиты, такие как защита от реверсивного включения, непосредственная защита и зонная защита.

    2 Нормативные ссылки

    В настоящем стандарте использованы следующие нормативные ссылки*. Если нормативные ссылки датированы, то должно применяться только указанное издание. Для недатированных ссылок применяется последнее издание с учетом применения имеющихся изменений.
    _______________
    * Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. — Примечание изготовителя базы данных.

    IEC 60255 (все части) Measuring relays and protection equipment (Реле электрические)

    IEC 60269-1 Low-voltage fuses — Part 1: General requirements (Предохранители плавкие низковольтные. Часть 1. Общие требования)

    IEC 60269-2 Low-voltage fuses — Part 3: Supplementary requirements for fuses for use by skilled persons (fuses mainly for industrial) — Examples of standardized systems of fuses A to J (Предохранители плавкие низковольтные. Часть 2. Дополнительные требования к плавким предохранителям, используемым квалифицированным персоналом (главным образом, промышленного назначения). Примеры стандартизированных систем плавких предохранителей от А до J)

    IEC 60269-3 Low-voltage fuses — Part 3: Supplementary requirements for fuses for use by unskilled persons (fuses mainly for household or similar applications) — Examples of standardized systems of fuses A to F (Предохранители плавкие низковольтные. Часть 3. Дополнительные требования к плавким предохранителям, используемым неквалифицированным персоналом (главным образом, бытового и аналогичного назначения). Примеры стандартизированных систем плавких предохранителей от А до F)

    IEC 60269-4 Low-voltage fuses — Part 4: Supplementary requirements for fuse-links for the protection of semiconductor devices (Предохранители плавкие низковольтные. Часть 4. Дополнительные требования к плавким вставкам для защиты полупроводниковых устройств)

    IEC 60898-1 Electrical accessories — Circuit-breakers for overcurrent protection for household and similar installations — Part 1: Circuit-breakers for a. с operation (Аппаратура малогабаритная. Выключатели автоматические для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения. Часть 1. Автоматические выключатели для переменного тока)

    IEC 60947-2 Low-voltage switchgear and controlgear — Part 2: Circuit-breakers (Низковольтная коммутационная аппаратура и аппаратура управления. Часть 2. Выключатели автоматические)

    IEC 60947-4-1 Low-voltage switchgear and controlgear — Part 4-1: Contactors and motor-starters — Electromechanical contactors and motor-starters (Низковольтная коммутационная аппаратура и аппаратура управления. Часть 4-1. Контакторы и пускатели. Электромеханические контакторы и пускатели)

    IEC 60947-4-2 Low-voltage switchgear and controlgear — Part 4-2: Contactors and motor-starters — AC semiconductor motor controllers and starters (Низковольтная коммутационная аппаратура и аппаратура управления. Часть 4-2. Полупроводниковые контакторы и пускатели переменного тока)

    IEC 60947-6-2 Low-voltage switchgear and controlgear — Part 6-2: Multiple function equipment — Control and protective switching devices (or equipment) (CPS) (Низковольтная коммутационная аппаратура и аппаратура управления. Часть 6. Оборудование многофункциональное. Раздел 2. Коммутационные устройства управления и защиты (для оборудования) (КУУЗ))

    IEC 61008-1 Residual current operated circuit-breakers without integral overcurrent protection for household and similar uses (RCCBs) — Part 1: General rules (Выключатели автоматические управляемые дифференциальным (остаточным) током без встроенной защиты от сверхтоков (ВДТ) бытового и аналогичного назначения. Часть 1. Общие требования)

    IEC 61009-1 Residual current operated circuit-breakers with integral overcurrent protection for household and similar uses (RCBOs) — Part 1: General rules (Выключатели автоматические управляемые дифференциальным (остаточным) током со встроенной защитой от сверхтоков (АВДТ) бытового и аналогичного назначения. Часть 1. Область применения)

    IEC/TR 61459 Coordination between fuses and contactors/motor-starters — Application guide (Координация между предохранителями и контакторами (пускателями). Общие правила)

    IEC/TR 61818 Application guide for low-voltage fuses (Область применения низковольтных предохранителей)

    IEC/TR 61912-1 Low-voltage switchgear and controlgear — Overcurrent protective devices — Part 1: Application of short-circuit ratings (Низковольтная коммутационная аппаратура и аппаратура управления. Устройства защиты от сверхтоков. Применение характеристик короткого замыкания)

    3 Термины, определения и условные сокращения

    3.1 Алфавитный перечень определений и характеристик

    Принцип селективности для выбора автоматических выключателей и УЗО

    При прокладке электропроводки в квартирах создаются электросхемы, в которых всегда учитываются вопросы безопасной эксплуатации. Электрический ток может причинить большой вред. Чтобы этого не произошло, устанавливают устройства защиты: предохранители, автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы и другие средства.
    Все они обладают определенными, конкретными возможностями, но не могут быть универсальными. Поэтому при выборе приборов следует четко учитывать их индивидуальные характеристики. Только в этом случае они будут правильно работать, а не создадут лишних проблем в будущем.

    Принцип селективности для выбора автоматических выключателей и УЗО

    Это свойство еще именуют избирательностью. Селективность позволяет надежно эксплуатировать электрохозяйство благодаря правильному подбору защитных устройств.
    Для любой электрической схемы применяется иерархия автоматов защиты, разделяющие электропроводку с потребителями на определенные участки — электрические цепи, даже когда ток идет от источника к потребителю напрямую, минуя промежуточные звенья. Неисправность в этой самой простой схеме может возникнуть внутри:

    • генератора;
    • приемника;
    • или соединительных проводов.

    Каждый из этих случаев требует своего технического решения, которое позволит быстрыми способами надежно выявить и локализовать поврежденный участок.

    Селективность определяет правила установки и совместимости защит. Для этого вся система электроснабжения разбивается на отдельные составные участки, делится на зоны с включением в них отключающих аппаратов, реагирующих на появление неисправностей.

    Виды селективности

    • абсолютная;
    • относительная.

    Принцип абсолютной селективности подразумевает отключение возникающих повреждений исключительно в своей зоне.
    Защиты, выполненные по относительному принципу, реагируют на неисправности своего и соседних участков. Они могут сработать по любому пусковому фактору. Поэтому для исключения ложных отключений их наделяют дополнительными функциями:

    • величиной выдержки времени на срабатывание;
    • уставками по току, напряжению, частоте, электрическому сопротивлению, направлению мощности или другим параметрам сети.

    Подбор автоматических выключателей по времени срабатывания

    Этот принцип можно продемонстрировать схемой.

    селективность по времени

    Для объяснения ее работы все автоматы наделены одной уставкой тока отсечки в 25 ампер, но отключают поврежденный участок с разным временем.
    При возникновении неисправности в схеме любого потребителя, например, запитанного от автоматического выключателя №3, ток короткого замыкания почувствуют автоматы:

    • неисправного участка №3;
    • распределительного щита №2;
    • ГРЩ №3.

    Выдержка времени на срабатывание 0,1 сек самая маленькая у автомата №3. Он сработает первым, локализовав неисправность. Ток повреждения прервется, а автоматические выключатели №2 и №1 останутся включенными для продолжения электроснабжения потребителей зон №4 и №5.

    В этой ситуации возможна поломка автомата №3, тогда он не сработает. Ток КЗ после прохождения времени 0,1 сек останется в схеме. Его через выдержку времени 0,5 сек отключит защита распределительного щита — автоматический выключатель №2.

    Он резервирует работу защит участка №3, но дополнительно отключает потребителей цепочек №4 и 5 на которых ток КЗ отсутствовал.

    Если по каким-то причинам этот автоматический выключатель тоже окажется неисправным, то функцию устранения токов замыкания выполняет защита главного распределительного щита (ГРЩ) автоматом №1. Следует представлять, что она через 1 сек обесточит не только участки зон №3, 4 и 5, запитанные от выключателя РЩ №2, но также других потребителей, которые подключены к дополнительным распределительным щитам ГРЩ №1.

    Про типы УЗО и его подключение подробно описано статьях:

    Подбор автоматических выключателей и УЗО по току срабатывания

    Представленная схема показывает принцип выбора автоматических выключателей и УЗО по току срабатывания. Здесь выполняется тот же принцип, что и в предыдущей схеме: вначале должны работать защиты, ближайшие к месту повреждения, а их резервированием занимаются аналогичные устройства следующей, второй очереди.

    При КЗ в цепях потребителя №3, 4, или 5 отключаются вначале автоматический выключатель поврежденного участка, а автомат №2 резервирует его работу. В свою очередь, исправность защиты распределительного щита страхует выключатель №1 ГРЩ.

    Устройство защитного отключения контролирует состояние схемы на отсутствие токов утечек. Наибольшее значение уставки в 300 mA назначается защитам ГРЩ №1. Самые маленькие уставки 30 mA выставляются на УЗО конечных присоединений. В РЩ головное УЗО №2 настраивается на срабатывание промежуточных значений 100 mA.

    На практике уставки для защит выставляются по комбинированному методу с учетом совмещения принципов селективности по времени, току и другим параметрам, дополняющих надежность рабочей схемы.

    Решаемые задачи

    Принцип селективности позволяет обеспечить:

    • электробезопасность оборудования и людей;
    • автоматическое определение зоны неисправности и ее локализацию;
    • снабжение электричеством исправных участков, смежных с поврежденным;
    • поддержание качества электроэнергии для всех потребителей.

    По этим причинам избирательность защитных устройств следует всегда учитывать на практике для выбора аппаратуры при прокладке электрической проводки для надежной эксплуатации электрооборудования.

    Что такое селективность Расчет селективности автоматических выключателей

    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.

    Раздел 3 ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА

    Глава 3.1 ЗАЩИТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 кВ

    ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ

    ТРЕБОВАНИЯ К АППАРАТАМ ЗАЩИТЫ

    ВЫБОР ЗАЩИТЫ

    • 300% для номинального тока плавкой вставки предохранителя;
    • 450% для тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку);
    • 100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки);
    • 125% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратной зависящей от тока характеристикой; если на этом автоматическом выключателе имеется еще отсечка, то ее кратность тока срабатывания не ограничивается.
    • осветительные сети в жилых и общественных зданиях, в торговых помещениях, служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий, включая сети для бытовых и переносных электроприемников (утюгов, чайников, плиток, комнатных холодильников, пылесосов, стиральных и швейных машин и т. п.), а также в пожароопасных зонах;
    • силовые сети на промышленных предприятиях, в жилых и общественных зданиях, торговых помещениях — только в случаях, когда по условиям технологического процесса или по режиму работы сети может возникать длительная перегрузка проводников;
    • сети всех видов во взрывоопасных зонах — согласно требованиям 7.3.94.
    • 80% для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), — для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией; для проводников, прокладываемых в невзрывоопасных производственных помещениях промышленных предприятий, допускается 100%;
    • 100% для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), — для кабелей с бумажной изоляцией;
    • 100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки) — для проводников всех марок;
    • 100% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой — для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией;
    • 125% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой — для кабелей с бумажной изоляцией и изоляцией из вулканизированного полиэтилена.
    • 100% номинального тока электродвигателя в невзрывоопасных зонах;
    • 125% номинального тока электродвигателя во взрывоопасных зонах.

    МЕСТА УСТАНОВКИ АППАРАТОВ ЗАЩИТЫ

    пропускной способности 1) ответвления проводников от шин щита к аппаратам, установленным на том же щите; при этом проводники должны выбираться по расчетному току ответвления;

    2) снижения сечения питающей линии по ее длине и на ответвлениях от нее, если защита предыдущего участка линии защищает участок со сниженным сечением проводников или если незащищенные участки линии или ответвления от нее выполнены проводниками, выбранными с сечением не менее половины сечения проводников защищенного участка линии;

    3) ответвления от питающей линии к электроприемникам малой мощности, если питающая их линия защищена аппаратом с уставкой не более 25 А для силовых электроприемников и бытовых электроприборов, а для светильников — согласно 6.2.2;

    4) ответвления от питающей линии проводников цепей измерений, управления и , если эти проводники не выходят за пределы соответствующих машин или щита или если эти проводники выходят за их пределы, но электропроводка выполнена в трубах или имеет негорючую оболочку.

    Оценка чувствительности основных типов релейных
    защит должна производиться при помощи коэффициента чувствительности,
    определяемого:

    для защит, реагирующих на величины, возрастающие в условиях
    повреждений, — как отношение расчетных значений этих величин (например, тока,
    или напряжения) при металлическом КЗ в пределах защищаемой зоны к параметрам
    срабатывания защит;

    для защит, реагирующих на величины, уменьшающиеся в
    условиях повреждений, — как отношение параметров срабатывания к расчетным
    значениям этих величин (например, напряжения или сопротивления) при
    металлическом КЗ в пределах защищаемой зоны.

    Расчетные значения величин должны устанавливаться, исходя
    из наиболее неблагоприятных видов повреждения, но для реально возможного режима
    работы электрической системы.

    Наименьшие коэффициенты чувствительности для
    резервных защит при КЗ в конце смежного элемента или наиболее удаленного из
    нескольких последовательных элементов, входящих в зону резервирования, должны
    быть (см. также 3.2.17):

    для органов тока, напряжения, сопротивления — 1,2;

    для органов направления мощности обратной и нулевой
    последовательностей — 1,4 по мощности и 1,2 по току и напряжению;

    для органа направления мощности, включенного на полные ток
    и напряжение, не нормируется по мощности и 1,2 по току.

    При оценке чувствительности ступеней резервных защит,
    осуществляющих ближнее резервирование (см. 3.2.15), следует исходить из
    коэффициентов чувствительности, приведенных в 3.2.21 для соответствующих защит.

    Трансформаторы тока, предназначенные для питания
    токовых цепей устройств релейной защиты от КЗ, должны удовлетворять следующим
    требованиям:

    1. В целях предотвращения излишних срабатываний защиты при
    КЗ вне защищаемой зоны погрешность (полная или токовая) трансформаторов тока,
    как правило, не должна превышать 10%. Более высокие погрешности допускаются при
    использовании защит (например, дифференциальная защита шин с торможением),
    правильное действие которых при повышенных погрешностях обеспечивается с
    помощью специальных мероприятий. Указанные требования должны соблюдаться:

    для ступенчатых защит — при КЗ в конце зоны действия
    ступени зашиты, а для направленных ступенчатых защит — также и при внешнем КЗ;

    для остальных защит — при внешнем КЗ.

    Для дифференциальных токовых защит (шин, трансформаторов,
    генераторов и т. п.) должна быть учтена полная погрешность, для остальных защит
    — токовая погрешность, а при включении последних на сумму токов двух или более
    трансформаторов тока и режиме внешних КЗ — полная погрешность.

    При расчетах допустимых нагрузок на трансформаторы тока
    допускается в качестве исходной принимать полную погрешность.

    2. Токовая погрешность трансформаторов тока в целях
    предотвращения отказов защиты при КЗ в начале защищаемой зоны не должна
    превышать:

    по условиям повышенной вибрации контактов реле направления
    мощности или реле тока — значений, допустимых для выбранного типа реле;

    по условиям предельно допустимой для реле направления
    мощности и направленных реле сопротивлений угловой погрешности — 50%.

    3. Напряжение на выводах вторичной обмотки трансформаторов
    тока при КЗ в защищаемой зоне не должно превышать значения, допустимого для
    устройства РЗА.

    Для генераторов, работающих на сборные шины,
    чувствительность токовой защиты от замыканий на землю в обмотке статора,
    действующей на отключение, определяется ее током срабатывания, который должен
    быть не более 5 А. Допускается как исключение увеличение тока срабатывания до
    5,5 А.

    Для генераторов, работающих в блоке с трансформатором,
    коэффициент чувствительности защиты от однофазных замыканий на землю,
    охватывающей всю обмотку статора, должен быть не менее 2,0; для защиты
    напряжения нулевой последовательности, охватывающей не всю обмотку статора,
    напряжение срабатывания должно быть не более 15 В.

    РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА

    ОГЛАВЛЕНИЕ

    Раздел 1. ОБЩИЕ ПРАВИЛА

    Глава 1.1. Общая часть
    Глава 1.2. Электроснабжение и электрические сети
    Глава 1.3. Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны
    Глава 1.4. Выбор электрических аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания
    Глава 1.5. Учет электроэнергии
    Глава 1.6. Измерения электрических величин
    Глава 1.7. Заземление и защитные меры электробезопасности
    Глава 1.8. Нормы приемо-сдаточных испытаний
    Глава 1.9. Изоляция электроустановок

    Раздел 2. КАНАЛИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

    Глава 2.1. Электропроводки
    Глава 2.2. Токопроводы напряжением до 35 кВ
    Глава 2.3. Кабельные линии напряжением до 220 кВ
    Глава 2.4. Воздушные линии электропередачи напряжением до 1 кВ
    Глава 2.5. Воздушные линии электропередачи напряжением выше 1 кВ

    Раздел 3. ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА

    Глава 3.1. Защита электрических сетей напряжением до 1 кВ
    Глава 3.2. Релейная защита
    Глава 3.3. Автоматика и телемеханика
    Глава 3.4. Вторичные цепи

    Раздел 4. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА И ПОДСТАНЦИИ

    Глава 4.1. Распределительные устройства напряжением до 1 кВ переменного тока и до 1,5 кВ постоянного тока
    Глава 4.2. Распределительные устройства и подстанции напряжением выше 1 кВ
    Глава 4.3. Преобразовательные подстанции и установки
    Глава 4.4. Аккумуляторные установки

    Раздел 5. ЭЛЕКТРОСИЛОВЫЕ УСТАНОВКИ

    Глава 5.1. Электромашинные помещения
    Глава 5.2. Генераторы и синхронные компенсаторы
    Глава 5.3. Электродвигатели и их коммутационные аппараты
    Глава 5.4. Электрооборудование кранов
    Глава 5.5. Электрооборудование лифтов
    Глава 5.6. Конденсаторные установки

    Раздел 6. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

    Глава 6.1. Общая часть
    Глава 6.2. Внутреннее освещение
    Глава 6.3. Наружное освещение
    Глава 6.4. Световая реклама, знаки и иллюминация
    Глава 6.5. Управление освещением
    Глава 6.6. Осветительные приборы и электроустановочные устройства

    Раздел 7. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ УСТАНОВОК

    Глава 7.1. Электроустановки жилых, общественных, административных и бытовых зданий
    Глава 7.2. Электроустановки зрелищных предприятий, клубных учреждений и спортивных сооружений
    Глава 7.3. Электроустановки во взрывоопасных зонах
    Глава 7.4. Электроустановки в пожароопасных зонах
    Глава 7.5. Электротермические установки
    Глава 7.6. Электросварочные установки
    Глава 7.7. Торфяные электроустановки
    Глава 7.10. Электролизные установки и установки гальванических покрытий

    Что такое селективность? Расчет селективности автоматических выключателей

    Под селективностью понимается отлаженный механизм работы приборов защиты электрических цепей. В результате действия предохранителей или автоматических выключателей предотвращается сгорание электропроводки и выход из строя подключенных к ней нагрузок при коротких замыканиях и превышениях номиналов на отдельных участках, когда остальная часть схемы продолжает работать.

    Схема работы автоматов

    Представление о том, что такое селективность, можно получить, если рассмотреть схему работы домашнего электрического щита.

    При коротком замыкании на кухне или в другом помещении должен сработать только тот защитный аппарат, который относится к данной цепи. Автомат на вводе при этом не отключится и будет проводить электричество к остальным участкам. Если по каким-либо причинам выключатель для кухни не сработал, тогда неисправность проконтролирует автомат ввода, отключив питание во всех электрических цепях.

    Классификация

    Что такое селективность автоматов, можно представить в виде их подборок и схем подключения.

    1. Полная. При последовательном подключении нескольких аппаратов на сверхтоки реагирует тот, который расположен ближе к аварийной зоне.
    2. Частичная. Защита аналогична полной, но действует только до определенной величины сверхтока.
    3. Временная. Когда у последовательно подключенных аппаратов с одинаковыми токовыми характеристиками устанавливается разная временная выдержка на срабатывание с ее последовательным увеличением от участка с неисправностью до источника питания. Временная селективность автоматов используется с целью подстраховки друг друга по скорости отключения. Например: первый срабатывает через 0,1 сек, второй — через 0,5 сек, третий — через 1 сек.
    4. Токовая. Селективность аналогична временной, только параметром является максимально-токовая отсечка. Аппараты выбирают в сторону уменьшения уставки от источника питания до объектов загрузки (например, 25 А на вводе и далее, 16 А к розеткам и 10 А — к освещению).
    5. Времятоковая. В автоматах предусмотрена реакция на ток, а также — время. Автоматы делятся на группы A, B, C, D. На них организовать временную селективность при КЗ (коротком замыкании) сложно, поскольку характеристики аппаратов налагаются друг на друга. Максимальный защитный эффект достигается в группе A, которая применяется преимущественно для электронных цепей. Наиболее распространены устройства типа С, но бездумно и где попало устанавливать их не рекомендуется. Группа D применяется для систем электропривода с большими пусковыми токами.
    6. Зонная. За работой электросети следят измерительные устройства. При достижении порога уставки (заданного предельного значения) данные передаются в центр контроля, где выбирается автомат для отключения. Способ используется в промышленности, поскольку является сложным, дорогостоящим и требующим отдельных источников питания. Здесь применяются электронные расцепители: при обнаружении неисправности нижерасположенный автомат подает сигнал вышерасположенному и тот начинает отсчитывать интервал времени, составляющий около 50 мсек. Если расположенный ниже выключатель за это время не сработает, включается тот, который расположен выше по цепи.
    7. Энергетическая. Автоматы имеют высокое быстродействие, за счет чего ток КЗ не успевает достичь максимума.

    Виды селективности

    Селективность защиты подразделяется на абсолютную или относительную, в зависимости от того, какие участки отключаются. Для первого случая надежней всего срабатывают предохранители на поврежденном участке цепи. Во втором отключаются выше расположенные автоматы, если защита ниже не отработала по разным причинам.

    Таблицы селективности

    Селективная защита работает в основном при превышении номинала In автоматического выключателя, т. е. при небольших перегрузках. При коротких замыканиях добиться ее значительно сложней. Для этого производители продают изделия с таблицами селективности, с помощью которых можно создавать связки с избирательностью срабатывания. Здесь можно выбирать группы аппаратов только одного изготовителя. Таблицы селективности представлены ниже, их можно найти также на сайтах предприятий.

    Для проверки избирательности между вышестоящим и нижестоящим аппаратами находится пересечение строки и столбца, где «Т» — это полная селективность, а число — частичная (если ток КЗ меньше указанного в таблице значения).

    Расчет селективности автоматов

    Защитными устройствами в основном служат обычные выключатели, селективность которых необходимо обеспечивать путем правильного выбора и настроек. Их избирательное действие для защиты, установленной ближе к источнику питания, обеспечивается путем выполнения следующего условия.

    • Iс.о.послед ≥ Kн.о.∙ I к.пред., где:
      — Iс.о.послед — ток, при котором срабатывает защита;
      — I к.пред. — ток короткого замыкания в конце зоны действия защиты, расположенной на большем удалении от источника питания;
      — Kн.о. — коэффициент надежности, зависящий от разброса параметров.

    Что такое селективность при регулировании автоматов по времени, видно из соотношения ниже.

    • tс.о.послед ≥ tк.пред.+ ∆t, где:
      — tс.о.послед и tк.пред. — временные интервалы, через которые срабатывают отсечки автоматов, соответственно расположенных рядом и на удалении от источника питания;
      — ∆t — временная ступень селективности, выбираемая по каталогу.

    Графическое изображение селективности

    Для надежной токовой защиты электропроводки необходима карта селективности. Она представляет собой схему времятоковых характеристик аппаратов, установленных поочередно в цепи. Масштаб выбирается так, чтобы по граничным точкам было видно защитные свойства аппаратов. На практике карты селективности в проектах преимущественно не используются, что является большим недостатком и приводит к отключениям электричества у пользователей.

    Соотношение номиналов должно быть как минимум 2,5 для обеспечения селективности. Но даже у них есть общие зоны срабатывания, хотя и небольшие. Только при соотношении 3,2 не наблюдается их пересечение. Но в этом случае один из номиналов может получиться завышенным и придется установить после автомата проводку большего сечения.

    В большинстве случаев селективность защиты не требуется. Она нужна только там, где могут возникнуть серьезные последствия.

    Если в расчете получаются завышенные значения номиналов автоматов, на вводе устанавливают рубильники или выключатели нагрузки.

    Можно также применять специальные селективные автоматы.

    Селективные автоматы S750DR

    Компания АВВ выпускает изделия марки S750DR, где селективность выключателей обеспечивается дополнительным токовым путем, который не разъединяется после срабатывания основного контакта при коротком замыкании.

    При отключении нижерасположенного аварийного участка селективным биметаллическим контактом создается задержка по времени срабатывания. При этом основной контакт селективного выключателя возвращается на место под действием пружины. Если сверхток продолжает поступать, через 20-200 мсек отключается тепловая защита в основной и дополнительной цепях. При этом селективная биметаллическая пластина блокирует механизм расцепления, и пружина уже не сможет обратно замкнуть основной контакт.

    Ограничение по току автомата обеспечивается за счет селективного резистора на 0,5 Ом и большого сопротивления электрической дуги внутри аппарата.

    Заключение

    Что такое селективность, легко понять при рассмотрении электрических цепей с последовательным подключением автоматов. Их нетрудно подобрать, чтобы обеспечить избирательность срабатывания по перегрузкам. Сложности появляются при больших токах короткого замыкания. Для этого применяется несколько методов, а также специальные автоматы компании АВВ, создающие задержку на срабатывание во времени.

  • Добавить комментарий