Что такое селективность защиты

Что такое селективность защиты?

В первую очередь, понятие «селективность» включает в себя защитный механизм и отлаженную работу неких приборов, состоящих из отдельных элементов, последовательно подключенных между собой. Зачастую такими приборами служат различные виды автоматов, предохранителей, УЗО и т.д. Результатом их работы является предупреждение «сгорания» электромеханизмов в случае возникновения угроз. Схема селективной работы автоматических выключателей и УЗО в щитке предоставлена ниже:

Преимуществом данной системы является ее свойство отключать лишь необходимые участки, при этом вся остальная система остается в рабочем состоянии. Единственным условием при этом остается согласованность защитных устройств между собой.

Селективность – это свойство защиты определять неисправный элемент

Автоматический выключатель

Эксплуатация электрических сетей с самого начала их появления изменилась до неузнаваемости. И в первую очередь упор был сделан на безопасность. И это понятно. Поэтому системы защиты всегда усовершенствуются, этот процесс никогда не останавливался. Но тут перед разработчиками встала задача определения неисправностей по мере их серьезности. То есть, существуют ситуации, которые можно отнести к ненормальным, но приемлемым. Есть ситуации, которые требуют оперативного вмешательства в виду возможности появления короткого замыкания и выхода из строя части электроустановки. Поэтому система защиты строилась на избирательности или селективности. Итак, селективность – это качество защитной системы отличать неисправности электрических сетей или установок, выявлять их и отключать от работающих в нормальном режиме.

Современные системы электрической защиты могут иметь селективность:

• Абсолютную.
• Относительную.

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

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

Селективность по сверхтокам

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

Поэтому селективность в данном случае координирует работу нескольких устройств по установленным показателям. При этом учитывается тот факт, что каждое устройство имеет свой диапазон срабатывания. Остальные же не реагируют на изменения параметров сети. То есть, получается следующая схема. Существует определенная селективность между двумя автоматическими выключателями, которые расположены в схеме последовательно.

Так вот со стороны нагрузки выключатель разрывает цепь. А со стороны подачи тока он находится в замкнутом состоянии. То есть, последний обеспечивает током все остальные участки цепи. Такая селективность называется частичная. Именно она обеспечивает неполную загрузку установки при необходимости устранить неполадки (короткое замыкание или перегруз) на одном участке. При этом остальные работают в штатном режиме.

Существует полная селективность, это когда срабатывает автоматический выключатель на входе, то есть, на питающем контуре. При этом второй выключатель, стоящий на нагрузке, не отключается. В принципе, в этом и нет смысла, потому что электрическая схема отключается в данном случае полностью.

Но тут необходимо пояснить, что существует определенная зависимость между номинальной силой тока и током перегрузки. Полная селективность обеспечивает любой показатель сверхтока. А вот в частичной действие двух выключателей совершенно происходит по-другому. Для этого учитывается селективность каждого выключателя, которая зависит от силы сверхтока. При этом сила тока, отключающая автоматический выключатель (селективное УЗО) на нагрузке должна быть меньше, чем на питании.
Зоны

Существуют две основные причины, при которых есть необходимость отключать электрическую схему:

• Перегрузка сети.
• Короткое замыкание.

Во-первых, зона перегрузки встречается больше и чаще. Во-вторых, для защиты от этой причины в цепь устанавливается в основном тепловая защита.

Зона короткого замыкания – это диапазон величин силы тока, который превосходит номинальный в восемь-десять раз. Поэтому в данном случае используется магнитная защита. Такое событие маловероятно в электрических цепях, которые собраны грамотно. Но, как говорится, береженного бог бережет.

Методы обеспечения

Что касается зоны перегрузки, то здесь используется только один вид селективности – времятоковый. В зоне короткого замыкания видов селективности может быть больше.

• Токовая.
• Временная.
• Энергетическая.
• Зонная.

Времятоковая характеристика определяет работу двух последовательно установленных выключателей, при которой время срабатывания первого, стоящего на нагрузке, быстрее, чем второго, стоящего на питании.

Внимание! Чем больше сила тока при перегрузке, тем быстрее срабатывает защитное устройство.

Поэтому при выборе автоматических выключателей для электрической сети, необходимо учитывать их пороги: по времени и по силе тока (номиналу). При этом выключатель со стороны нагрузки всегда должен срабатывать быстрее, чем выключатель (селективное УЗО) со стороны питания.

Токовая селективность основана на величине определяемого напряжения. Известно, что чем ближе к источнику короткого замыкания, тем сверхток на этом участке больше, а, значит, выше напряжение. Установив автоматические выключатели по участкам, можно легко определить, на каком из них произошло короткое замыкание.

Временная селективность – это качественное продолжение токовой селективности. Здесь также определяется защита по току, но добавляется и временной диапазон. При этом защитное устройство при коротком замыкании срабатывает не сразу, а только после определенного времени задержки. Для чего это необходимо? Цель – дать возможность сработать защитным устройствам на прилежащих участках, чтобы отключить область короткого замыкания от них.

Энергетическая селективность является специфичной. Она характеризуется токоограничивающими показателями. Поэтому в электрических сетях используются так называемые автоматические выключатели в литом корпусе, у которых время срабатывания отключения определяется тысячными долями секунды. То есть, они срабатывают настолько быстро, что ток короткого замыкания не успевает достичь своего максимального показателя.

Зонная селективность работает по принципу диалога между токоизмерительными устройствами, которые, обнаружив порог превышения параметров тока, тут же отключают зону неисправности. Самое главное, что защитное устройство точно определяет зону отключения. По сути, это временная селективность, только с более быстрым отключением сети.

1.3.2 Таблицы каскадного соединения

В разделе «Дополнительная техническая информация» для сетей 220/240 В и 400/415 В приводятся таблицы каскадного соединения согласно МЭК 60947&2:

— между выключателями Multi 9;

— между выключателями Compact NS, Masterpact и Multi 9, и т.д.

В случае, если аппараты используются в однофазной сети TN, применяются таблицы 220/240 В.

Примечание: таблицы каскадного соединения даны для систем заземления TT и TN. Эти таблицы не применимы для сетей с изолированной нейтралью IT.

Несколько параллельно работающих трансформаторов

В этом случае необходимо пользоваться специальными таблицами, в которых даны типы автоматических выключателей для случая 2 или 3 параллельно работающих трансформаторов.

Эти таблицы составлены при следующих допущениях:

— мощность КЗ составляет 500 МВА;

— силовые трансформаторы имеют стандартное Uк;

— при расчете токов КЗ на сборных шинах не учитывались переходные сопротивления соединений (наиболее неблагоприятный случай);

— условия параллельного включения трансформаторов выполняются, т.е. трансформаторы имеют:

— одинаковый коэффициент трансформации.

Ток КЗ дается приближенно, т.е. для оценки. Его значение может быть другим в зависимости от Uk (%). Соответственно, значения отключающей способности, «усиленной» при каскадном соединении аппаратов, даны для больших значений Uк.

Схема подключения трехфазного дифференциального автомата

Есть используется трехфазная сеть, то в качестве вводного автомата нужно ставить четырехполюсный дифференциальный автомат. При подключенной 3-х фазной сети каждая фаза распределяется на свою группу автоматов.

Подключение дифференциального автомата в трехфазной сети

Получаем три однофазные сети. Нагрузку также нужно распределять равномерно по фазам, во избежании перекоса фаз. Выбирается селективный дифавтомат со своей расчетной нагрузкой.

Селективность по току утечки

Селективность по току работает по схожему принципу. Но в качестве величины для избирательности используется не время, а ток утечки.

Также используется минимум 2 защитных устройства. То, что находится ближе к квартирному щитку, обладает большим значением тока срабатывания. Обычно для подобных задач применяют противопожарные УЗО с током отключения порядка 100 мА. Например, IEK 2п 63А 100мА ВД1-63 АС.

Далее по группам потребителей (отдельным комнатам) расставляются устройства с меньшим током утечки 5-30 мА. Если в одном из помещений развивается неисправность, то с большей вероятностью сработает только слаботочное реле на 30 мА. А противопожарное устройство на 300 мА, установленное на вводе, останется в работе. Таким образом, отключается только аварийное помещение.

Карта селективности автоматических выключателей

Чтобы создать надежную токовую защиту, используют специальную карту. Она представляет собой схему времятоковых характеристик устройств, которые монтируются поочередно в электрической цепи. Часто карта селективности не применяется, что в будущем, возможно, приведет к отключению электроэнергии у потребителя.

Практика показывает, что такая карта нужна не всегда. Она применяется в случае возникновения серьезных повреждений. Для обеспечения избирательности (см. начало статьи) показатель соотношения номиналов должен быть от 2.5. Если при расчетах получается завышенное значение, то устанавливают рубильники или же селективный автоматический выключатель, такой как вводной автомат ABB S750DR.

Принцип быстродействия

Суть данного принципа заключается в том, чтобы обесточить участок, где произошла неполадка, во избежание возникновения аварийной ситуации.

Для этого важны две составляющие:

• Скорость срабатывания защиты;
• Действие выключатель.

Скорость защиты можно откорректировать, введя определенное значение, число которого напрямую связано с защитным устройством. Можно применить такой параметр как задержка по времени. Ее можно использовать, когда работа идет с удаленными системами защиты.