Astro-nn.ru

Стройка и ремонт
16 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Таблица селективности автоматических выключателей

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.

Таблица селективности автоматических выключателей

Александр Саженков, департамент маркетинга ЗАО «Шнейдер Электрик»

При проектировании и эксплуатации современных систем электроснабжения низкого напряжения (НН) наиболее важной задачей является обеспечение селективности аппаратов защиты, т.е. координации их рабочих характеристик при любых типах повреждения [1–4].
При решении этой задачи можно выделить три характерных уровня системы электроснабжения (см. рис. 1), каждый из которых имеет различные особенности и предъявляет свои требования к аппаратам защиты [3, 4].

Рис. 1. Система электроснабжения низкого напряжения

Уровень А. Главный распределительный щит (ГРЩ)

ГРЩ является наиболее важной частью сети НН, которой свойственны:

  • высокие требования к бесперебойности электроснабжения, так как ложное срабатывание аппарата на этом уровне приводит к отключению большого числа потребителей;
  • относительно высокие значения токов короткого замыкания (КЗ) в силу близости к источнику питания;
  • большие номинальные токи, так как вся нагрузка нижерасположенной сети питается от секций ГРЩ.

На этом уровне в качестве вводных аппаратов наиболее часто применяются нетокоограничивающие воздушные автоматические выключатели (англ. Air Circuit Breakers – ACB). Эти аппараты согласно ГОСТ Р 50030.2 и МЭК 60947.2 относятся к категории применения «Б», для которой нормируется величина кратковременно допустимого сквозного тока КЗ (Icw, кА действ. знач.). Это позволяет данным аппаратам срабатывать с заданной выдержкой времени, которая устанавливается на блоке контроля и управления. Задача производителя при этом заключается в том, чтобы автоматический выключатель категории «Б» имел значение Icw, близкое или равное значению предельной отключающей способности (Icu, кА действ. знач.), т.е. чтобы он обеспечивал временную селективность с нижестоящими аппаратами при токах КЗ вплоть до значения своей предельной отключающей способности.
При этом не менее важно, чтобы рабочая отключающая способность аппарата (Ics, кА действ. знач.) была равна предельной (Icu), т.е. Ics = 100%Icu. Это позволяет аппарату не менее трех раз отключать ток короткого замыкания, равный предельной отключающей способности автоматического выключателя.
Всем этим особенностям и требованиям в полной мере удовлетворяют аппараты серии Masterpact NT и NW торговой марки Merlin Gerin компании Schneider Electric, которые уже на протяжении многих лет заслуженно считаются аппаратами номер один в мире. Большинство их модификаций, в частности, N1 и H1, имеют характеристики Icw = Ics = Icu, это позволяет им реализовать все самые жесткие требования на уровне ГРЩ.
В некоторых случаях необходимо, чтобы близкие короткие замыкания относительно вводных аппаратов (например, КЗ на сборных шинах ГРЩ) отключались ранее, чем установленная на вводном аппарате выдержка времени защиты от КЗ. В этом случае компания Schneider Electric предлагает использовать так называемую «логическую» селективность, которая реализуется посредством передачи информации по контрольному проводу. Этот провод соединяет аппараты, охваченные «логической селективностью». В аварийном режиме выключатель, расположенный выше повреждения, обнаруживает его и посылает сигнал блокировки на верхний уровень, т.е. вышестоящему выключателю. В этом случае вышестоящий аппарат будет работать с заданной на расцепителе выдержкой времени. В случае, если вышестоящий автоматический выключатель не получает сигнал блокировки, например при КЗ на шинах ГРЩ, он срабатывает мгновенно.
Таким образом, применяемые на ГРЩ вводные аппараты Masterpact категории «Б» обеспечивают временную селективность при токах КЗ вплоть до своей предельной отключающей способности, имеют функцию логической селективности и характеристику Ics = Icu.

Уровень Б. Промежуточные распределительные щиты (вторичное распределение)

Особенностями этого уровня системы электроснабжения НН по-прежнему являются повышенные требования к бесперебойности питания, высокие значения ожидаемых токов КЗ, необходимость снижения тепловых и электродинамических воздействий токов КЗ на электроустановку (особенно на кабельные линии). Поэтому на этом уровне наиболее часто применяются токоограничивающие автоматические выключатели в литом корпусе (англ. Moulded Сase Сircuit Breakers – MCCB), относящиеся, как правило, к категории «А».
В предложении компании Schneider Electric к аппаратам MCCB относится серия Compact NS, имеющая ряд принципиальных технических преимуществ по сравнению с аналогичными аппаратами других производителей (см. далее).

Уровень В. Конечное распределение

Основными требованиями этого уровня, как правило, являются обеспечение эффективного токоограничения и электробезопасность (т.к. аппараты этого уровня наиболее часто защищают непосредственно конечного потребителя). Поэтому на этом уровне применяются модульные токоограничивающие автоматические выключатели (англ. MCB), относящиеся к категории «А». В предложении компании Schneider Electric к аппаратам MCB относится серия Multi 9, представляющая собой широкий ряд изделий (автоматические выключатели, УЗО, дифференциальные автоматические выключатели, устройства управления освещением и многое другое) и имеющая ряд запатентованных технических решений аналогично сериям Masterpact и Compact NS.

Координация защит

Как уже отмечалось выше, между аппаратами категории «Б» на ГРЩ и нижестоящими аппаратами наиболее часто используется временная (реже логическая) селективность. Этот вид селективности обеспечивается за счет смещения или сдвига времятоковых характеристик последовательно расположенных автоматических выключателей по оси времени (см. рис. 2). Селективность данного вида может быть проверена путем наложения времятоковых характеристик аппаратов или при помощи таблиц селективности. Последние представляют собой наглядный и удобный в использовании инструмент. Рассмотрим примерс применением таблиц селективности.

Рис. 2. Временная селективность между последовательно расположенными автоматическими выключателями D1 и D2

Пример 1.

Необходимо проверить обеспечение селективности между аппаратами Masterpact NT H1 630A Micrologic 2.0 и Compact NS 400N STR23SE. Для этого выполняются две простые операции: 1) В таблицах селективности находится рассматриваемое сочетание вышестоящего и нижестоящего аппаратов; 2) На пересечении соответствующего столбца и строки в таблице указывается результат:

  • «T» означает полную селективность (т.е. селективность рассматриваемой пары аппаратов обеспечивается при токах КЗ вплоть до предельной отключающей способности нижестоящего аппарата IcuD2);
  • Число означает, что селективность обеспечивается частично, т.е. только если ожидаемый ток КЗ меньше указанного в таблице значения (согласно ГОСТ 50030.2 указываемое в таблице значение означает предельный ток селективности – Is);
  • пустая клетка означает отсутствие селективности.

На рис. 3 показано, что селективность между рассматриваемыми аппаратами является полной (T – англ. Total).

Наиболее сложным видом координации защитных аппаратов является случай, когда рассматриваемая пара автоматических выключателей относится к токоограничивающим. В таком случае анализ селективности путем наложения времятоковых характеристик не дает точной и полной картины, так как при относительно высоких значениях тока КЗ кривые имеют так называемую зону неопределенности. В этой зоне, т.е. при высоких значениях токов КЗ, токоограничивающие аппараты могут находиться уже в «дуговой» зоне, т.е. их контакты за счет специальной конструкции будут отталкиваться для введения в цепь КЗ дополнительного сопротивления дуги и ограничения таким образом протекаемого тока КЗ.
Поэтому координация токоограничивающих аппаратов согласно МЭК 60947.2 (ГОСТ 50030.2) может быть гарантирована только производителем, который обязан проводить испытания и подтверждать таким образом этот тип координации. Результатом этих испытаний и гарантией обеспечения селективности между токоограничивающими аппаратами являются уже упомянутые ранее таблицы селективности. Рассмотрим пример для проверки селективности между токоограничивающими аппаратами Compact NS.

Пример 2.

Необходимо проверить обеспечение селективности между аппаратами Compact NS 400N с расцепителем STR23SE и Compact NS 100N с расцепителем TM-100D. Аналогично примеру 1, на рис. 4. показана таблица селективности для рассматриваемой пары аппаратов.
Из данной таблицы следует, что селективность между двумя токоограничивающими аппаратами Compact NS 400 и NS 100 является полной (T). При этом важно отметить, что рассмотренные в примерах 1 и 2 таблицы селективности могут быть применимы только в том случае, если рассматриваемые аппараты выбраны при условиях:
ICU D1 Iкз ожид., (1)
ICU D2 Iкз ожид., (2)
т.е. если их предельная отключающая способность выше ожидаемого тока КЗ (см. рис. 5). Таким образом, вышеуказанные таблицы селективности применяются в том случае, если аппараты D1 и D2 выбраны при условиях (1) и (2), а предел селективности равен предельной отключающей способности нижестоящего аппарата (ICU D2) в случае, если в таблице указана буква «Т».

Читать еще:  Расчет мощности автомата с учетом нагрузки на проводку

Рис. 5. Условия применения таблиц селективности

Каскадное соединение / резервная защита

В то же время стандарт МЭК 60947.2 (ГОСТ 50030.2) допускает выбирать нижестоящий автоматический выключатель D2 с предельной отключающей способностью (ICU D2) ниже, чем ожидаемый ток КЗ, если он расположен за токоограничивающим аппаратом D1. В таком случае вышестоящий аппарат D1 ограничивает большие токи КЗ за счет введения сопротивления дуги (напряжения дуги) в цепь КЗ, т.е. снижает протекаемый ток и помогает нижестоящему аппарату D2 отключить повреждение. Таким образом, за счет дополнительного токоограничения вышестоящего аппарата D1 отключающая способность нижестоящего аппарата D2 увеличивается. Этот принцип каскадного соединения получил название согласно ГОСТ 50030.2 «Резервная защита» (фр. fili­ation, англ. back-up). Увеличенное значение отключающей способности нижестоящего аппарата D2 указывается производителем в таблицах каскадного соединения (см. рис. 6).

Рис. 6. Увеличенная отключающая способность нижестоящих аппаратов (Multi 9 серия C60) за счет каскадного соединения c вышестоящим аппаратом Compact NS 100N

Очевидно, что применение этого принципа позволяет значительно снизить стоимость аппаратов отходящих линий, так как их требуемая отключающая способность (ICU D2) оказывается меньшей. Принцип каскадного соединения автоматических выключателей (фр. filiation, англ. back-up) предлагается в настоящее время большинством ведущих электротехнических компаний. Но, к сожалению, ни одна из них не может гарантировать селективной работы аппаратов при использовании данного принципа. Это объясняется тем, что при применении традиционных токоограничивающих аппаратов в большинстве случаев отключение тока КЗ осуществляется вышестоящим аппаратом D1, который, как отмечалось выше, отбрасывает контакты и вводит дополнительное сопротивление дуги в цепь КЗ для «оказания помощи» нижестоящему аппарату (D2) отключить ток короткого замыкания.
Применение уникального принципа рото-активного размыкания силовых контактов в серии токоограничивающих аппаратов Compact NS позволяет решить данную проблему. Ниже приводится описание этого принципа (см. рис. 7):

Рис. 7. Принцип рото-активного размыкания аппаратов Compact NS

Каждый полюс выключателя имеет изолированную конструкцию в виде оболочки. Внутри нее при возникновении определенного значения тока КЗ подвижный контакт начинает поворачиваться за счет электромагнитных сил отталкивания между контактами. При этом создаются две последовательные дуги.

Пружинно-поршневой механизм использует давление, которое создается энергией дуги. Когда давление достигает определенного порога (примерно при 25 Iном), происходит быстрое, «рефлексное» отключение спустя примерно 3 мс после отталкивания контактов.
Если давление не достигает этого порога, то его оказывается недостаточно для «рефлексного» отключения, но сопротивление двух последовательных дуг при этом ограничивает ток короткого замыкания.
Таким образом, вышестоящий аппарат (D1) способен помочь нижестоящему аппарату (D2) отключить ток короткого замыкания, не отключаясь при этом.
Наглядно отобразить этот принцип можно также при помощи кривых энергии I2t последовательно расположенных аппаратов в цепи КЗ (см. рис. 8).
Из рисунка 8 видно, что в процессе токоограничения участвует не только нижестоящий аппарат D2, но и вышестоящий аппарат D1 (см. кривую «отталк. конт.»). Однако отключение аппарата D1 не происходит, так как кривая «несраб.» оказывается выше.

Рис. 8. Кривые энергии последовательно расположенных аппаратов в цепи КЗ

Таким образом, применение уникальных технологий в аппаратах Compact NS позволяет одновременно решить две задачи, которые на первый взгляд кажутся противоречивыми:

1) обеспечить очень эффективное токоограничение, позволяющее значительно улучшить условия термической и динамической стойкости кабельных линий, шин и т.д.;
2) надежно обеспечить селективность с нижестоящими аппаратами как при стандартном подходе, когда ICU D1 и ICU D2 больше IКЗ ОЖИД. (см. пример 1 и пример 2), так и при использовании «каскадного соединения» (фр. filiation, англ. back-up), когда ICU D2

Все о селективности

Время на чтение:

Для упрощения и безопасной жизни человека было придумано множество устройств. К таким элементам относят предохранители. В этой статье рассказывается о том, что такое селективные автоматические выключатели и как они работают.

Определение селективности автоматических выключателей

Определение «селективность» подразумевает защитный механизм и отлаженное функционирование некоторых устройств, состоящих из отдельных частей, последовательно соединенных друг с другом. Зачастую такими приборами служат различные виды автоматов, предохранителей, УЗО и т. д. Результатом их работы является предупреждение сгорания электромеханизмов в случае возникновения угроз.

Как выглядит прибор

Обратите внимание! Преимуществом данной системы является ее свойство отключать лишь необходимые участки, при этом вся остальная система остается в рабочем состоянии. Единственное условие — согласованность защитных устройств между собой.

Для чего нужна селективность

Во время перегрузки или короткого замыкания на линии электросети автоматический предохранитель должен среагировать. В то же время необходимо, чтобы минимальная часть потребителей была отключена, а другие продолжали функционировать. Если селективность установлена грамотно, должен функционировать только аварийный предохранитель линии, а групповой предохранитель должен оставаться работающим.

Селективность автоматов

Следовательно, селективность автоматических предохранителей — это выбор устройств в системе, в которых в случае аварии в любой ее части отключение выполнялось элементом, отвечающим только за эту часть. Проще говоря, селективность — это координация функционирования приборов защиты, подключенных последовательно, так что в случае скачков напряжения или короткого замыкания отключается только та часть установки, в которой происходит неисправность.

Принцип работы и функции

Главные функции селективности заключаются в:

  • обеспечении безопасной работы приборов в помещении;
  • мгновенном определении и обесточивании зоны питания, в которой произошла поломка, без других выключений приборов, не прекращающих подачу электрической энергии в местах стабильной работы техники;
  • снижении последствий после поломки приборов или техники;
  • уменьшении напряжения на составные приборы и предупреждении поломок в неисправной части;
  • обеспечении максимально возможной безостановочной подачи энергии;
  • обеспечении беспрерывного рабочего процесса;
  • обеспечении поддержки в том случае, если сама защита, отвечающая за размыкание, придет в неисправность;
  • поддержке оптимального функционирования установки;
  • обеспечении практичности в использовании и экономической доступности.

Виды селективной защиты разделяют на:

  • полную. Два устройства соединены последовательным соединением. При воздействии сверхтоков активируется только одна защита, которая находится ближе к зоне повреждения;
  • частичную. Похожа на полное, но защита действует только до определенного показателя перегрузки по току;
  • временную. Схема включает в себя несколько машин с одинаковыми токовыми параметрами, но с разным временем воздействия. В результате от ближайшего к поломке до самого удаленного выключателя устройства страхуют друг друга (например, ближайший будет работать через 0,02 сек., следующий через 0,5 сек., а последний — через 1 сек., если остальные 2 не работают).

Конструкция предохранителя

Принцип действия текущей селективности защиты подобен времени, но только воздействие происходит по величине тока. Например, автоматические выключатели установлены на входе 25 А, затем 16 А, а затем 10 А. В то же время они могут иметь одинаковое время отключения. В дополнение к реакции защитных механизмов на ток также определяется время этой реакции.

Предохранители в щитке

При обнаружении некорректной работы в установке можно точно определить неисправную зону и отключить подачу электроэнергии только в нее. Все процессы предотвращения повреждений происходят в литом корпусе выключателя. Отключение происходит за такое короткое время, что отметка максимального значения тока не достигает своего результата.

К сведению! Избирательность защиты может быть абсолютной и относительной. В первом случае отключается только поврежденная часть цепи. По этому принципу работают предохранители, установленные в электроприборах.

Какое токоограничение в селективности

Модульные автоматические выключатели имеют такой параметр, как класс ограничения тока, который фактически отражает скорость электромагнитного расцепителя. Казалось бы, чем быстрее, тем лучше, но для селективности имеет смысл поставить групповую машину с более медленным откликом, чтобы во время короткого замыкания на какой-либо исходящей линии она не работала вместе с автоматом этой линии.

Зона перегрузки

Хотя нет никакой гарантии, что автомат с более низким классом ограничения тока будет работать медленнее, чем автомат с более высоким. Вряд ли все производители придерживаются единых стандартов по этому параметру. Но если на выходной линии можно поставить автомат с более высоким классом ограничения тока, то это стоит сделать.

Разновидность 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.

Полная и частичная защита

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

Разновидности УЗО

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: 25 А, 16 А, 10 А. Все автоматы могут иметь одинаковое время на срабатывание.

Обратите внимание! 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.

Временной и времятоковый вариант

Что значит селективная защита по времени? Особенностью такого построения схемы релейной защиты является привязка ко времени срабатывания каждого защитного элемента.

Принцип работы выключателей

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 сек. В случае его отказа через 0,5 сек. должен сработать второй. Работа третьего автоматического выключателя рассчитана через 1 сек. в случае несрабатывания первых двух.

К сведению! 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.

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.

Обратите внимание! При зонной схеме защиты снижается как процент интервенции в систему, так и процент ее повреждения. Уменьшаются тепловые и динамические влияния на части установки, возрастает число уровней селективности.

Как правильно рассчитать селективность

Чаще всего защитными устройствами выступают обыкновенные автоматические выключатели. Их селективность обеспечивается с помощью верного выбора и настроек параметров. Принцип работы таких выключателей обусловлен соблюдением следующих условий:

  • 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 аппаратами 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.

Таблица селективности

Ниже представлена таблица селективности для автоматических выключателей. Расчет селективности автоматических выключателей можно осуществить с помощью онлайн-калькулятора. Вручную просчитывать лучше только опытному электрику, который и будет подключать предохранители.

Таблица селективности

Безопасная проводка не может работать без избирательности автоматов. Благодаря этой статье можно грамотно подобрать устройства для создания защиты. Для безопасного подключения рекомендуется обращаться к мастерам.

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).

Читать еще:  Вводной автомат для квартиры и частного дома

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.

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?

Ctrl+C, Ctrl+V

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.

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.
Читать еще:  Выбор автоматических выключателей для дома

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.

Проектируем электрику вместе

06.08.2013

Выбор автоматических выключателей

В соответствие с табл. 1.7.1 расчетное время отключения не превышает допустимого значения (0,21 сек. сек.).
Таким образом, вводной автоматический выключатель по режиму КЗ выбран правильно.

Пример 4 . Проверим автомат для групповой розеточной сети на соответствие расчетным токам КЗ и допустимому времени защитного отключения.
Дано:
• групповой автомат ВА47-29 С20 с отключающей способностью 4,5кА;
• расчетный ток КЗ в конце линии 1,0 кА
• марка кабеля ВВГнг 3х2,5

Отключающая способность выбранного автомата соответствует расчетному току КЗ.
Время отключения тока КЗ = 1,0 кА определим по формуле:

√t = КS/I ; t =(КS/I)2 = (115∙2,5/1000)2 = 0,1 сек.

Для уровней А и Б характерны следующие особенности:
• повышенные требования к бесперебойности электроснабжения, так как ложное срабатывание аппарата на этих уровнях приводит к отключению большого числа потребителей;
• относительно высокие значения токов короткого замыкания в силу близости к источнику питания;
• большие номинальные токи, так как вся нагрузка нижерасположенной сети питается от этих секций.

Между аппаратами на ГРЩ и нижестоящими аппаратами наиболее часто используется временная селективность. Этот вид селективности обеспечивается за счет смещения или сдвига времятоковых характеристик последовательно расположенных автоматических выключателей по оси времени (см. рис. 4).

Рис. 4. Временная селективность

Уровень В. Конечное распределение
Основными требованиями этого уровня, как правило, являются обеспечение эффективного токоограничения и электробезопасность (т.к. аппараты этого уровня наиболее часто защищают непосредственно конечного потребителя). Поэтому на этом уровне применяются модульные токоограничивающие автоматические выключатели.

Этот случай, когда рассматриваемая пара автоматических выключателей относится к токоограничивающим, является наиболее сложным видом координации защитных аппаратов.
Поэтому координация токоограничивающих аппаратов согласно МЭК 60947.2 (ГОСТ 50030.2) может быть гарантирована только производителем, который обязан проводить испытания и подтверждать таким образом этот тип координации. Результатом этих испытаний и гарантией обеспечения селективности между токоограничивающими аппаратами являются специальные таблицы селективности, которые имеются в каталогах фирм-производителей оборудования. Такие таблицы разработаны для профессиональных серий защитных аппаратов.

Кроме рассмотренной временной селективности, еще есть следующие виды селективности :
• токовая селективность, которая предполагает смещение или разнесение время-токовых характеристик последовательно расположенных защит по оси тока;
• зонная или логическая селективность — реализуется между двумя аппаратами защиты, объединенными специальным каналом связи. Когда расположенный ниже аппарат обнаруживает повреждение, он посылает сигнал вышестоящему выключателю, который начинает отсчет выдержки времени. Если за это время расположенный ниже выключатель не в состоянии отключить возникшее повреждение, то срабатывает выключатель, расположенный выше.

Селективность по току обеспечивается путем задания различных уставок автоматических выключателей (максимальной токовой отсечки). Более высокие уставки имеют автоматические выключатели на стороне питания. Эти решения приемлемы для уровней А (ГРЩ) и уровня Б (вторичное распределение) системы электроснабжения, т. е. для больших автоматов, расцепители которых всегда можно подстроить. При конечном распределении электроэнергии (уровень В), где главным образом используются модульные токоограничивающие автоматы (бюджетные серии), селективность не обеспечивается или возможна только частичная селективность.
Например, в бытовом жилом секторе токи КЗ на вводе в дом и у самого удаленного потребителя будут отличаться незначительно (сети, как правило, короткие). При токах КЗ от 1000 до 3000 А, характерных для таких сетей, модульные автоматические выключатели в аварийной групповой сети и на вводе будут срабатывать практически одновременно. Чтобы этого не происходило, можно установить на вводе вместо вводного автомата выключатель нагрузки. Сделать это несложно, поскольку малогабаритных разъединителей нагрузки с установкой на дин-рейку на рынке предостаточно. В этом случае при КЗ будет отключаться только аварийная групповая линия.

При перегрузках с елективную работу автоматических выключателей обеспечить просто. Для этого достаточно, чтобы номинальный ток автомата со стороны питания был больше номинального тока автоматического выключателя со стороны потребителей.

Похожие статьи:
1. Автоматические выключатели
2. Почему не работает выключатель?
3. Что делать, если автоматический выключатель отключает нагрузку?
4. Как сбросить сработавший выключатель?

Если статья Вам понравилась и Вы цените вложенные в этот проект усилия – у Вас есть возможность внести посильный вклад в развитие сайта на странице «Поддержка проекта».

Внимание! Всех интересующихся практической электротехникой приглашаю на страницы своего нового сайта «Электрика для дома» . Он посвящен основам электротехники и электричества с акцентом на домашние электрические установки и происходящие в них процессы.

Таблица селективности автоматических выключателей

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 2016-01-01

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 2016 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 в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — 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

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector