Jaká je selektivita ochrany v elektrických instalacích

Jedním z nejdůležitějších parametrů, které určují spolehlivost napájecího obvodu, je selektivita ochrany. Tedy schopnost odpojit pouze poškozené vedení, ve kterém vznikl nadproud buď v důsledku přetížení nebo zkratu, aniž by došlo k odpojení ostatních obvodů. Nadproud je jakýkoli nadproud ve vedení nad jmenovitým proudem ochranného zařízení.
V souladu s GOST R 50030.2-2010 (IEC 60947-2) může být nadproudová selektivita úplná nebo částečná.

Při plné selektivitě (viz 2.17.2) pro nadproudy se při vypnutí ochranného zařízení (jističe) poškozeného vedení nevypne předřazený jistič při žádné hodnotě přetížení nebo zkratového proudu.

V případě částečné selektivity (viz 2.17.3) se nevypne nadřazený (například vstupní v el. panelu) automatický jistič ústředny při přetížení nebo zkratu v jedné z odchozích linek. vypnout současně s poškozenou ochranou vedení pouze v určitém proudovém rozsahu.

Pro dosažení požadované selektivity se jističe volí podle jejich časově-proudových charakteristik s přihlédnutím k rozptylu jejich parametrů. V tomto případě byste měli použít údaje o zajištění selektivity konkrétních zařízení (nejčastěji prezentované ve formě tabulek selektivity), které poskytují výrobci jističů.

Obvykle je prakticky nemožné dosáhnout úplné selektivity pomocí modulárních jističů v souladu s GOST R 50345-2010 (IEC 60898). Pokud je například jmenovitý proud vstupního jističe 25 A a jmenovitý proud jističů odchozích vedení je 10 A, pak je selektivita při stejných provozních charakteristikách jističů omezena v proudovém rozsahu. do 200 A. Tzn., že při zkratových proudech větších než 200 A nebudou jističe selektivně vypínány (obvykle oba současně). Maximální zkratový proud, který může nastat, se vypočítá nebo změří v místě připojení zátěží nejblíže po délce kabelu (zásuvky, lampy).

Pokud má vstupní jistič charakteristiku odezvy D při jmenovitém proudu 25 A a spínač výstupního vedení má charakteristiku C při jmenovitém proudu 10 A, pak pomocí tabulek selektivity je možné vybrat dvojici spínačů, které zajistí selektivita při zkratových proudech až 500 – 600 A. Jističe musí být od stejného výrobce, jinak nikdo neručí za selektivitu. A v případě nouze, kvůli nedostatečné selektivitě, nebude u koho uplatnit reklamaci.

V souladu s požadavky GOST 50345-2010 (IEC 60898) musí modulární jističe (pro domácnosti a podobné aplikace) v případě zkratu pracovat v době nepřesahující 0,1 sekundy. Obvykle takové spínače (v závislosti na výrobci) fungují v případě zkratu za 0,03 – 0,05 sekundy. Při použití neselektivních spínačů, zejména od různých výrobců, může nastat situace, kdy v případě zkratu dojde pouze k vypnutí předřazeného ochranného zařízení. Proto pouze jejich výrobce může poskytnout záruky na selektivitu dvou konkrétních typů spínačů. Tabulky selektivity lze nalézt v katalozích pro nízkonapěťová zařízení.

Při použití modulárních jističů pro dosažení částečné selektivity alespoň v malém rozsahu proudů (který určuje velikost zóny selektivní ochrany po délce výstupního vedení) je poměr jmenovitého proudu nadřazeného zařízení (např. vstup) k navazujícímu (například skupinové linky) by měl být zpravidla alespoň 2,5 – 3.

Pro dosažení úplné selektivity při ochraně odchozích skupinových linek modulárními jističi v souladu s GOST 50345-2010 (IEC 60898), předřazená zařízení pro ochranu elektrických panelů a jističe pro ochranu distribuční sítě musí odpovídat GOST R 50030.2-2010 (IEC 60947 -2) a být v zónovém působení selektivního odpojení proudu po určitou dobu neprovozu (např Obvykle je tato doba několik desítek milisekund). V tomto případě musí být poměr jmenovitých proudů spínačů alespoň 1,6. Chcete-li získat přesnější údaje, měli byste použít tabulky selektivity nebo si vyžádat informace od výrobců zařízení.

Je třeba poznamenat, že v oblasti neselektivního (okamžitého) vypínání proudu zařízení vyšší úrovně (obvykle s významnými zkratovými proudy v blízkosti výkonných zdrojů, určeným výpočtem), selektivita pro řadu výrobců lze zajistit také díky tzv. „reflexnímu odpojení“, kdy je energie poruchy rozptýlena na následném zařízení, které má funkci proudového omezení (rychlé vypnutí před dosažením maximální proudové špičky menší než za 10 ms). V tomto případě uzavírací energie procházející zařízením vyšší úrovně nestačí k jeho spuštění.

U rozvaděčů nouzového osvětlení a dalších bezpečnostních systémů budov je nutné zajistit maximální, nejlépe úplnou selektivitu ochrany. V odůvodněných případech je povolena částečná selektivita, pokud maximální zkratový proud nepřekročí rozsah proudů, při kterých je splněna podmínka selektivity. Nelze připustit, aby v případě zkratu v samostatné skupinové lince došlo k vypnutí nadřazeného (vstupního) ochranného zařízení.

Je nutné usilovat o snížení počtu kroků, pokud možno pomocí zátěžového spínače na vstupu do panelu. V tomto případě musí být zajištěna selektivita mezi skupinovými jističi vedení a jističem chránícím distribuční síť. Při použití zátěžových spínačů na vstupu do osvětlovacího panelu je možné výrazně zvýšit spolehlivost sítě nouzového osvětlení, pokud předřazené ochranné zařízení poskytuje úplnou selektivitu se skupinovými zařízeními, ve srovnání se schématem, kdy je zařízení poskytnuto na vstupu do panel, který poskytuje pouze částečnou selektivitu. Pokud je nadřazené zařízení chránící rozvodnou síť a vstupní zařízení do panelu navrženo shodně (zajištění selektivity se skupinovými zařízeními), vede to ke zdražení a zpravidla iracionální komplikaci obvodu. Navíc tato zařízení nepracují mezi sebou selektivně. Jejich selektivní realizace vede k přecenění vyšší ochrany, zvětšení průřezů přívodních vedení a neodůvodněným nákladům. Taková rozhodnutí by proto měla být uplatňována pouze v odůvodněných případech (např. je-li nutné oddělit oblasti odpovědnosti provozních organizací).

V poznámkách na schématu rozvodné desky často vidíte větu: „Je povoleno používat zařízení od jiných výrobců, která mají podobné parametry. Je třeba vzít v úvahu, že jističe by měly být vždy vybírány s ohledem na jejich selektivitu.

V elektrických panelech mnoha budov postavených před 30 – 40 lety můžete vidět standardní elektrické panely, ve kterých je instalován vstupní jistič se jmenovitým proudem 100 A a jističe výstupních vedení pro 10 a 16 A. Pokud je jmenovitý proud takového panelu nepřesahuje 40 – 50 A někdy služby údržby budovy obdrží pokyny k instalaci vstupního jističe do rozvaděče, který odpovídá jmenovitému proudu. A když je v takovém štítu instalováno moderní ochranné zařízení, pak v případě zkratu v jakémkoli odchozím vedení se mohou vypnout jak vstupní, tak skupinová zařízení a dokonce i pouze vstupní jistič. To je u panelů nouzového osvětlení nepřijatelné.

Autor vyjadřuje hlubokou vděčnost Sergeji Volkovovi (JSC Atomenergoproekt) za užitečné rady a doporučení učiněná během přípravy článku.

K OBSAHU (všechny články na webu)

Při provozu a návrhu elektrického obvodu je vždy dbáno na jeho bezpečné používání. Za tímto účelem jsou všechna elektrická zařízení chráněna speciálními zařízeními, která jsou vybírána a uspořádána přísně podle konkrétního, hierarchického vztahu.

Když se například nabíjí mobilní telefon, jeho průtok je řízen ochranou zabudovanou v baterii. Po naplnění kapacity vypne nabíjecí proud. Když dojde ke zkratu uvnitř baterie, pojistka nainstalovaná v nabíječce se přepálí a obvod se přeruší.

Pokud se tak z nějakého důvodu nestane, pak závada, která se v zásuvce vyskytne, je ovládána automatickým vypínačem bytového panelu a její chod je pojištěn hlavním jističem. Tuto sekvenci střídavých aktivací ochran lze dále zvážit.

Jeho vzory jsou určeny principem selektivity, který se také nazývá selektivita, zdůrazňující funkci výběru nebo určení místa poškození, které je třeba vypnout.

Způsoby selektivity elektrické ochrany se utvářejí při tvorbě projektu a za provozu se udržují tak, aby rychle identifikovaly místo poruchy na elektrickém zařízení a oddělily je od stávajícího obvodu s co nejmenšími ztrátami.

V tomto případě je oblast pokrytí ochrany rozdělena podle selektivity na:

První typ ochrany zcela ovládá svůj pracovní prostor a eliminuje poškození pouze v něm. Pojistky zabudované do elektrických spotřebičů fungují podle tohoto schématu.

Zařízení vytvořená podle relativního principu plní více funkcí. Vypínají poruchy ve své zóně a sousedních, ale když v nich nefungovala absolutní typová ochrana.

Dobře vyladěná ochrana určuje:

1. místo a druh poškození;

2. rozdíl mezi abnormálním, ale přijatelným režimem a situací, která může způsobit velmi vážné poškození zařízení elektrické instalace uvnitř kontrolovaného pásma.

Zařízení konfigurovaná pouze první akcí obvykle pracují v nekritických sítích do 1000 voltů. U elektroinstalací vysokého napětí se snaží realizovat oba tyto principy. Pro tento účel je v ochraně zahrnuto:

• blokovací schémata;
• přesné měřicí přístroje;
• systémy výměny informací;
• speciální logické algoritmy.

Mezi dvěma výkonovými spínači zapojenými do série je zajištěna ochrana proti nadproudu překračujícímu jmenovitou zátěž z jakéhokoli důvodu. V tomto případě musí spínač, který je nejblíže ke spotřebiteli s poškozeným, odpojit poruchu od napětí otevřením svých kontaktů a ten vzdálenější musí nadále dodávat napětí ve své sekci.

V tomto případě jsou zvažovány dva typy selektivity:

Pokud je ochrana nejblíže poruše schopna zcela eliminovat poruchy v celém rozsahu nastavení bez aktivace dálkového spínače, pak je považována za kompletní.

Částečná selektivita je vlastní ochranám s krátkým dosahem konfigurovaným pro provoz až do určitého maximálního proudu selektivity Is. Pokud je překročena, uvede se do činnosti dálkový spínač.

Zóny přetížení a zkratu v selektivní ochraně

Proudové limity přiřazené vypínacím jističům jsou rozděleny do dvou skupin:

1. režim přetížení;

Pro zjednodušení vysvětlení aplikujeme tento princip na proudové charakteristiky jističů.

Jsou konfigurovány pro provoz v zóně přetížení jmenovitých proudů až 8÷10krát.

V této oblasti působí především spouště tepelné nebo termomagnetické ochrany. Zkratové proudy se do této zóny dostávají velmi zřídka.

Oblast, kde dochází ke zkratu, je obvykle doprovázena proudy přesahujícími 8–10násobek jmenovité zátěže jističů a vyznačuje se vážným poškozením elektrického obvodu.

K jejich vypnutí se používají elektromagnetické nebo elektronické spouště.

Metody vytváření selektivity

Pro nadproudovou oblast jsou vytvořeny ochrany fungující na principu selektivity čas-proud.

Zóna zkratu je vytvořena na základě:

4. zónová selektivita.

Časová selektivita je vytvořena volbou různých časových zpoždění pro fungování ochrany. Tuto metodu lze dokonce aplikovat na zařízení se stejným nastavením proudu, ale s různými časy, jak je znázorněno na obrázku.

Například ochrana č. 1 nejblíže zařízení je nastavena na činnost při zkratu s časem blízkým 0,02 s a její činnost je pojištěna vzdálenější č. 2 s nastavením na 0,5 s.

Ochrana s nejdelším dosahem s dobou vypnutí do jedné sekundy zálohuje chod předchozích zařízení v případě jejich případné poruchy.

Selektivita proudu je nastavena tak, aby se spustila při překročení přípustného zatížení. Tento princip lze poměrně zhruba ilustrovat na následujícím příkladu.

Tři ochrany sekvenčně monitorují zkratový proud a jsou nakonfigurovány tak, aby vypínaly s časem 0,02 s, ale s různým nastavením proudu 10, 15 a 20 ampér. Zařízení bude kvůli tomu nejprve odpojeno od ochranného zařízení č. 1 a č. 2 a č. 3 jej selektivně pojistí.

Implementace časové nebo proudové selektivity v její čisté podobě vyžaduje použití citlivých proudových a časových senzorů nebo relé. V tomto případě vzniká poměrně složitý elektrický obvod, který v praxi obvykle kombinuje oba diskutované principy a nepoužívá se v čisté podobě.

Časově proudová selektivita ochrany

K ochraně elektrických instalací s napětím do 1000 voltů se používají automatické jističe, které mají kombinovanou charakteristiku času a proudu. Uvažujme tento princip na příkladu dvou sériově zapojených jističů, rozmístěných na koncích vedení na straně zátěže a napájení.

Selektivita mezi časem a proudem určuje způsob fungování jističe, který je nakonfigurován tak, aby vypínal rychleji, když se nachází v blízkosti spotřebiče spíše než na konci generátoru.

Levý graf ukazuje případ nejdelší doby vypnutí horní ochranné křivky na straně zátěže a pravý graf ukazuje nejkratší dobu jističe na konci napájení. To nám umožňuje podrobněji analyzovat projev selektivity ochrany.

Přepínač „B“, umístěný blíže k napájenému zařízení, díky využití selektivity čas-proud, pracuje dříve a rychleji a přepínač „A“ jej v případě poruchy zálohuje.

Současná selektivita ochrany

Pomocí této metody lze vytvořit selektivitu vytvořením určité konfigurace sítě, například zahrnuté v obvodu kabelu nebo nadzemního elektrického vedení, které má elektrický odpor. V tomto případě závisí hodnota zkratového proudu mezi generátorem a spotřebičem na místě poruchy.

Na konci kabelu na straně napájení bude mít maximální hodnotu, například 3 kA, a na opačném konci bude mít minimální hodnotu, řekněme, 1 kA.

Pokud dojde ke zkratu v blízkosti spínače A, ochrana konce B (I кз1кА) by neměla fungovat, pak by měla odpojit napětí ze zařízení. Pro přesnou činnost ochran je nutné vzít v úvahu velikost skutečných proudů procházejících spínači v nouzovém režimu.

Mělo by být zřejmé, že pro zajištění úplné selektivity pomocí této metody je nutné mít mezi oběma spínači velký odpor, který může být vytvořen v důsledku:

• dlouhé vedení pro přenos energie;
• vložka vinutí transformátoru;
• vložením kabelu zmenšeného průřezu do mezery nebo jiným způsobem.

Proto je u této metody selektivita nejčastěji částečná.

Časová selektivita ochrany

Tato metoda selektivity obvykle doplňuje předchozí metodu založenou na čase:

• určení podle ochrany místa a počátku rozvoje poruchy;
• zakopnutí.

Vytvoření algoritmu činnosti ochrany se provádí postupným přibližováním se k nastavení proudu a času, když se zkratové proudy přesunou do zdroje energie.

Časovou selektivitu mohou vytvářet automaty stejných proudových jmenovitých hodnot, když mají možnost upravit zpoždění odezvy.

Při tomto způsobu ochrany spínačem B je porucha vypnuta a spínač A řídí celý proces a je připraven k provozu. Pokud během doby vyhrazené pro aktivaci ochrany B nebyl zkrat odstraněn, pak je poškození eliminováno působením ochran strany A.

Energetická selektivita ochrany

Metoda je založena na použití speciálních nových typů jističů, vyrobených v lisovaném pouzdře a schopných pracovat co nejrychleji, když zkratové proudy ještě nedosáhly svých maximálních hodnot.

Takovéto vysokorychlostní stroje pracují několik milisekund, když jsou aperiodické složky přechodných procesů stále aktivní. V takových podmínkách je vzhledem k vysoce dynamickému toku zátěží obtížné koordinovat skutečné časově-proudové charakteristiky ochran.

Pro koncového uživatele je prakticky nemožné sledovat charakteristiky energetické selektivity. Výrobce je poskytuje ve formě grafů, výpočtových programů a tabulek.

U této metody je u termomagnetických a elektronických spouští umístěných na výkonové straně nutné zohlednit specifické provozní podmínky.

Zónová selektivita ochrany

Tento typ selektivity je typem časové charakteristiky. K jeho provozu jsou na každé straně využívány přístroje pro měření proudu, mezi kterými se neustále vyměňují informace a porovnávají se proudové vektory.

Zónová selektivita může být vytvořena dvěma způsoby:

1. Zařízení pro řízení logické ochrany současně přijímá signály z obou konců kontrolované oblasti. Porovnává hodnoty příchozích proudů a určuje jistič, který by měl být vypnut;

2. informace o nadměrných hodnotách proudových vektorů z obou stran přichází formou blokovacího signálu do logické části ochrany vyššího stupně hierarchie na výkonové straně. Pokud je na něm zespodu blokovací signál, pak se výstupní spínač vypne. Když není zákaz vypínání zespodu, napětí je odstraněno horní ochranou.

U těchto metod dochází k vypnutí mnohem rychleji než při časové selektivitě. To zajišťuje menší poškození elektrického zařízení a snižuje dynamické a tepelné zatížení v systému.

Metoda zónové separace selektivity však vyžaduje vytvoření dalších složitých technických systémů pro měření, logiku a výměnu informací, což zvyšuje náklady na zařízení. Z těchto důvodů se takové metody založené na vysokofrekvenčním blokování používají na vysokonapěťových elektrických vedeních a rozvodnách, které přenášejí velké toky elektrické energie v nepřetržitém režimu.

K tomuto účelu se používají vysokorychlostní vzduchové, olejové nebo SF6 jističe schopné spínat obrovské proudové zátěže.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!

Nenechte si ujít aktualizace, přihlaste se k odběru našich sociálních sítí: