Beton-52.ru

Домашнему мастеру
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Все о селективности

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.

—>Сайт Волгунова Андрея —>

1 Время-токовые характеристики защит

Любой вид токовой защиты (автоматический выключатель, предохранитель, тепловое реле, максимально-токовая защита) может характеризоваться время-токовой характеристикой, которая, как правило, задается графически.

Времятоковые характеристики защит – это зависимость времени срабатывания защиты от тока, протекающего в защищаемом элементе электрической сети (кабеле, шинопроводе, трансформаторе и др.).

Защита может иметь:

· одну непрерывную время-токовую характеристику с одной, двумя или большим числом ступеней, например, автоматический выключатель с электромагнитным (рисунок 1.1б) или тепловым расцепителем (рисунок 1.1а) имеет одну ступень время-токовой характеристики, а автоматический выключатель с комбинированным расцепителем имеет две ступени время-токовой характеристики (рисунок 1.1в);

· две или более время-токовые характеристики (рисунок 1.1г), например у автоматического выключателя с электронным расцепителем при наличии защиты от однофазных замыканий необходимо изображать две время-токовые характеристики: одна характеризует защиту от перегрузки и (или) от токов трехфазного или двухфазного короткого замыкания, другая характеризует защиту от токов однофазного короткого замыкания.

Вся время-токовая характеристика или только одна ее ступень может быть следующих видов:

· зависимая от тока характеристика времени срабатывания (рисунок 1.1а);
· независимая от тока характеристика времени срабатывания (рисунок 1.1б).

У время-токовых характеристик есть определенная зона срабатывания, определяемая погрешностью защит, точностью установки их уставок, внешними факторами. На карте селективности, как правило, показываются две линии, ограничивающие эту зону.

Рисунок 1.1 – Время-токовые характеристики

2 Селективность защит

Селективность заключается в обеспечении такой координации между время-токовыми характеристиками последовательно расположенных защит, чтобы в случае повреждения отключался только выключатель, наиболее близкий к повреждению.

Селективность защит проверяется сопоставлением их характеристик на карте селективности. Время-токовые характеристики не должны накладываться или пересекаться.

Селективность может быть, например, обеспечена между последовательно включенными автоматическими выключателями или предохранителями в сети 0,4 кВ, между защитой со стороны ВН питающего трансформатора и автоматическими выключателями или предохранителями 0,4 кВ, между автоматическим выключателем и магнитным пускателем (контактором с тепловым реле) данного присоединения.

Можно выделить так называемый предельный ток селективности (Iпр). Если ток КЗ меньше этого тока, то отключается только нижний выключатель, если ток КЗ больше этого тока, то отключаются оба выключателя.

Селективность считается полной, если при любой величине тока повреждения оно устраняется только «нижним» выключателем.

Селективность считается частичной, если имеет место быть предельный ток селективности.

Селективность бывает следующих видов:

· токовая селективность предполагает смещение или разнесение время-токовых характеристик последовательно расположенных защит по оси тока (рисунок 2.1а);

· временная селективность обеспечивается за счет смещения или сдвига время-токовых характеристик последовательно расположенных защит по времени (рисунок 2.1б);

· логическая селективность. Этот вид селективности может быть реализован при использовании микропроцессорных защит с функцией логической селективности. Воздействие оказывается только на селективную токовую отсечку и на защиту от замыканий на землю. Эта селективность осуществляется посредством передачи информации по специальной шине данных. В аварийном режиме выключатель, расположенный выше повреждения, обнаруживает его и посылает сигнал блокировки на верхний уровень. В этом случае вышестоящий аппарат будет работать с заданной выдержкой времени. В случае, если вышестоящий выключатель не получает сигнал блокировки, он срабатывает мгновенно.

Рисунок 2.1 – Виды селективности

3 Карта селективности

Карта селективности – это совокупность времятоковых характеристик защит, построенных в одних осях.

Защитные аппараты должны быть расположены в электрической сети последовательно один за другим. Как правило, на одной карте селективности изображаются время-токовые характеристики защит двух-трех защитных аппаратов.

Карты селективности защит обычно строятся на графиках с логарифмическими шкалами. По горизонтальной оси откладывается ток (А), а по вертикальной оси – время (с). Как построить логарифмические оси описано в приложении.

На рисунке 3.1 показан участок электрической сети, для защит которого может быть построена карта селективности.

Рисунок 3.1 – Схема расположения защит

In – номинальный ток автоматического выключателя;

Ir – уставка тока срабатывания защиты от перегрузки;

tr – уставка времени срабатывания защиты от перегрузки;

Isd – уставка тока срабатывания селективной отсечки;

tsd – уставка времени срабатывания селективной отсечки (выдержка времени);

Ii – уставка тока срабатывания отсечки.

При коротком замыкании в точках К2 и К3 должен сработать автоматический выключатель QF2, если автоматический выключатель QF2 не сработал, должен сработать автоматический выключатель QF1 (это называется резервированием защит), т.е. время срабатывания автоматического выключателя QF1 должно быть больше времени срабатывания автоматического выключателя QF2 при токе равном току короткого замыкания в точках К2 и К3. Если указанное условие соблюдается, то защиты называются селективными.

Читать еще:  На сколько ампер бывают автоматы

На карте селективности также отмечаются:

· пусковые токи электроприемников;

· минимальные и максимальные значения токов короткого замыкания в различных точках схемы.

По этим токам выбираются некоторые уставки защит.

Пример карты селективности построенной для автоматических выключателей QF1 и QF2 (схема на рисунке 3.1) показан на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Карта селективности защит

Судя по карте селективности на рисунке 3.2 условие селективности выполняется для максимального и минимального токов короткого замыкания (в начале и в конце кабельной линии к электродвигателю), т.е. при любом коротком замыкании автоматический выключатель QF2 сработает быстрее автоматического выключателя QF1 и отключит поврежденный участок быстрее. При этом соблюдается условие резервирования защит, т.е. если автоматический выключатель QF2 по какой-либо причине не сработает при КЗ на отходящей линии к двигателю, то сработает автоматический выключатель QF1 с заданной выдержкой времени.

Срабатывания автоматического выключателя QF2 при пуске двигателя не произойдет (время срабатывания больше времени пуска двигателя). Кривая пускового тока двигателя показана на рисунке 3.2 упрощенно. При пуске двигателя ток снижается постепенно до номинального значения.

Приложение А. Построение логарифмических осей для карты селективности

Для построения логарифмической шкалы необходимо найти ее уравнение. В случае построения карты селективности имеется две логарифмические шкалы (время и ток), поэтому нужно найти 2 уравнения. Эти уравнения имеют следующий вид:

(А.1)

где x – координата точки время-токовой характеристики на оси тока, которая соответствует току I;

y – координата точки время-токовой характеристики на оси времени, которая соответствует времени t;

Ось не может начинаться с нулевого значения.

Для нахождения уравнений логарифмических осей необходимо задать следующие условия:

· минимальные и максимальные значения на осях координат, т.е. минимальные и максимальные ток и время (Iмин, Iмакс, tмин, tмакс);

· координаты точки начала осей (xмин, yмин), которые соответствуют минимальным значениям тока и времени, например (0,0);

· координаты точек с максимальными значениями тока и времени, т.е. границы осей на плоскости (xмакс, yмакс).

Коэффициенты в уравнениях (А.1):

(А.2)

Например, необходимо построить карту селективности на листе А4. Параметры заданы такие:

Подставляем заданные параметры в уравнения (А.2):

Уравнение осей будут такими:

Необходимо разметить шкалы по найденым уравнениям, т.е. найти промежуточные значения тока и времени между максимальными и минимальными значениями и найти координаты этих значений на осях.

Оси для построения карты селективности по указанным выше параметрам показаны на рисунке А.1 (размеры на рисунке указаны в см).

Рисунок А.1 – Пример построения осей для карты селективности

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:  Условное обозначение дифференциального автомата на схеме

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.

Подбор автоматических выключателей по времени срабатывания

Этот принцип можно продемонстрировать схемой.

селективность по времени

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

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

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

В этой ситуации возможна поломка автомата №3, тогда он не сработает. Ток КЗ после прохождения времени 0,1 сек останется в схеме. Его через выдержку времени 0,5 сек отключит защита распределительного щита — автоматический выключатель №2.

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

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

Про типы УЗО и его подключение подробно описано статьях:

Условия нормального функционирования

Выбор автоматов, исходя из условий, сводится к подбору аппарата в соответствии с номинальными параметрами сети. При этом нужно обязательно соблюдать следующие условия:

1. Рабочее номинальное напряжение устройства должно быть равно или превышать напряжение сети. В двухпроводной сети в бытовых условиях напряжение составляет 220 Вольт, а в четырехпроводной – 380 Вольт.

2. Ток расцепителя автомата должен быть равным или превышать ток нагрузки. Стоит учесть, что некоторые защитные устройства имеют номинал расцепителя ниже, чем указанный типоразмер. Ток нагрузки определяется с учетом всей нагрузки отходящих линий для вводного автомата и нагрузки потребителя для одиночного.

Особенности работы автоматов защиты сети

К какому бы классу ни относился автоматический выключатель, его главная задача всегда одна – быстро определить появление чрезмерного тока, и обесточить сеть раньше, чем будет поврежден кабель и подключенные к линии устройства.

Токи, которые могут представлять опасность для сети, подразделяются на два вида:

  • Токи перегрузки. Их появление чаще всего происходит из-за включения в сеть приборов, суммарная мощность которых превышает ту, что линия способна выдержать. Другая причина перегрузки – неисправность одного или нескольких устройств.
  • Сверхтоки, вызванные КЗ. Короткое замыкание происходит при соединении между собой фазного и нейтрального проводников. В нормальном состоянии они подключены к нагрузке по отдельности.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя – на видео:

Токи перегрузки

Величина их чаще всего незначительно превышает номинал автомата, поэтому прохождение такого электротока по цепи, если оно не затянулось слишком надолго, не вызывает повреждения линии. В связи с этим мгновенного обесточивания в таком случае не требуется, к тому же нередко величина потока электронов быстро приходит в норму. Каждый АВ рассчитан на определенное превышение силы электротока, при котором он срабатывает.

Время срабатывания защитного автоматического выключателя зависит от величины перегрузки: при небольшом превышении нормы оно может занять час и более, а при значительном – несколько секунд.

За отключение питания под воздействием мощной нагрузки отвечает тепловой расцепитель, основой которого является биметаллическая пластина.

Этот элемент нагревается под воздействием мощного тока, становится пластичным, изгибается и вызывает срабатывание автомата.

Читать еще:  Выбор номинала автоматического выключателя

Токи короткого замыкания

Поток электронов, вызванный КЗ, значительно превосходит номинал устройства защиты, в результате чего последнее немедленно срабатывает, отключая питание. За обнаружение КЗ и немедленную реакцию аппарата отвечает электромагнитный расцепитель, представляющий собой соленоид с сердечником. Последний под воздействием сверхтока мгновенно воздействует на отключатель, вызывая его срабатывание. Этот процесс занимает доли секунды.

Однако существует один нюанс. Иногда ток перегрузки может также быть очень большим, но при этом не вызванным КЗ. Как же аппарат должен определить различие между ними?

На видео про селективность автоматических выключателей:

Здесь мы плавно переходим к основному вопросу, которому посвящен наш материал. Существует, как мы уже говорили, несколько классов АВ, различающихся по времятоковой характеристике. Наиболее распространенными из них, которые применяются в бытовых электросетях, являются устройства классов B, C и D. Автоматические выключатели, относящиеся к категории A, встречаются значительно реже. Они наиболее чувствительны и используются для защиты высокоточных аппаратов.

Между собой эти устройства различаются по току мгновенного расцепления. Его величина определяется кратностью тока, проходящего по цепи, к номиналу автомата.

Основные методы обеспечения селективности

Комплектация приборов в единую систему происходит в соответствии с главным требованием – при любом возникновении аварийной ситуации или образовавшемся повреждении должен сработать автомат, находящийся от места замыкания на самом приближенном расстоянии, а все остальные приборы находятся по-прежнему в замкнутом положении. Примером может быть неисправность поблизости розетки, когда происходит срабатывание выключателя розеточной группы определенного помещения, а все другие приборы продолжают находиться в рабочем состоянии.

Необходимо детальнее определится с практически существующими способами:

Токовая селективность

Вид, при котором существует прямая зависимость между силой тока при коротком замыкании и минимальным расстоянием от участка замыкания к источнику – токовая селективность. На практике этот метод выглядит следующим образом – со стороны питания производится установка автомата с защитой такого исполнения, которое не допускает срабатывания при возникновении на участке нагрузки короткого замыкания.
Для отключения автомата в случае замыкания его установка должна быть выполнена на стороне нагрузки. Наглядное изображение этого типа селективности выполнено на рисунке ниже:

Временной тип

На время срабатывания влияет следующий вид селективности – временной. Он выполняется способом установки автомата вблизи источника питания. При этом в первую очередь по отношению к месту замыкания будет срабатывать ближайшее к нему устройство. А все остальные из-за большего времени отключаться не будут.

Зонная селективность

Передача сигнала блокировки на уровень защиты с более высокими параметрами выполняется автоматом в случае превышения уставки тока короткого замыкания. Выключатель выполняет функцию проверки до момента срабатывания поступления такого же сигнала с нагрузочной стороны. Этим способом осуществляется срабатывание только в случае сигнала со стороны питания, все другие устройства будут находиться во включенном состоянии.

На рисунке изображен процесс в схематическом виде:

Времятоковая селективность

Большую актуальность данный тип имеет во всех защитных устройствах, обладающих времятоковыми характеристиками. Главный принцип рассматриваемого вида селективности состоит в потребности правильного подбора выключателей с такими параметрами, которые способны обеспечить более быстрое срабатывание системы защиты с нагрузочной стороны. Это должно происходить при любых параметрах тока гораздо быстрее, чем срабатывание выключателя со стороны источника питания.

Объективный анализ подобного явления возможен при рассмотрении самых плохих условий. Для примера попробуем разобраться в происходящем, допуская срабатывание выключателя со стороны питания по собственной нижней кривой, а устройство с нагрузочной стороны отключается на самом пике верхней кривой. Непременное условие состоит в том, чтобы зоны срабатывания для обоих приборов никоим образом не пересекались.

Вот как это выглядит в нашем конкретном случае – имеется схема, в которую входят автоматы «А» и «В». По заданным параметрам селективности необходимо, чтобы при токе одинакового значения первым всегда срабатывало устройство «В».

На рисунке, расположенном вверху, вы можете увидеть наиболее подходящий вариант расположения времятоковых кривых для обоих автоматов.

На представленном изображении можно убедиться в том, что при одинаковом значении тока первым произойдет отключение прибора «В».

Срабатывание данного устройства обеспечивает необходимую селективность. Итогом этого процесса является то, что питающая среагировавший автомат шина останется под напряжением.

Избежать негативных последствий перенапряжения или замыкания и обеспечить качественную защиту системы проводки можно проверенным способом. Еще на этапе проектирования и в процессе планировки схемы электроцепей и оборудования требуется тщательная разработка с обязательным учетом параметров селективности.

Таким образом, потребитель получает в свое распоряжение функцию автоматического определения зоны, где возникла неисправность, и локального отключения определенного участка без потери работоспособности остальных.

Все используемое оборудование снабжается максимально эффективной защитой, что обеспечивает безопасность людей и значительно повышает сроки эксплуатации электропроводки и бытовых приборов.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector