Mpk-prometey.ru

МПК Прометей
6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Селективность автоматических выключателей

Селективность автоматических выключателей

Селективность автоматических выключателей

Для детального изучения такой темы потребуется не один обзор. Ведь селективность автоматических выключателей – тема очень обширная, в которой каждый аспект нуждается во всестороннем детальном анализе. Мы остановимся на том, с чем приходится сталкиваться чаще всего.

Две зоны характеристик время-токового типа

Для более удобного понимания сути рассматриваемой темы определимся с такими понятиями, как «Зона КЗ» и «зона перегрузки»:

  1. Часть кривой характеристик, на которой отображаются параметры срабатывания устройства автоматического вида, спровоцированного тепловым расцепителем, именуется «Зоной перегрузки».
  2. Зона, где срабатывание происходит посредством магнитной защиты, называется «Зоной КЗ».

Схематическое изображение обеих частей выглядит следующим образом:

Чтобы получить полную картину всего происходящего, потребуется ввести новое понятие. Это – частичная и полная селективность приборов выключения автоматического типа. Точное определение достаточно сложно для восприятия большинства читателей, поэтому обозначим его в достаточно простом варианте. Селективность в общем виде можно обозначить, как свойство выключателей к выборочному отключению.

При полном варианте выполняется установка, обеспечивающая отключение в момент повреждения самого удаленного от вводного автомата, с продолжением функционирования остальных.

Частичный способ предусматривает такое срабатывание при меньших параметрах тока замыкания, а при токе полной величины это требование не выполняется.

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.

Селективность автоматических выключателей ПУЭ

3.1.3. Аппараты защиты по своей отключающей способности должны соответствовать максимальному значению тока КЗ в начале защищаемого участка электрической сети (см. также гл. 1.4).

Допускается установка аппаратов защиты, нестойких к максимальным значениям тока КЗ, а также выбранных по значению одноразовой предельной коммутационной способности, если защищающий их групповой аппарат или ближайший аппарат, расположенный по направлению к источнику питания, обеспечивает мгновенное отключение тока КЗ, для чего необходимо, чтобы ток уставки мгновенно действующего расцепителя (отсечки) указанных аппаратов был меньше тока одноразовой коммутационной способности каждого из группы нестойких аппаратов, и если такое неселективное отключение всей группы аппаратов не грозит аварией, порчей дорогостоящего оборудования и материалов или расстройством сложного технологического процесса.

3.1.4. Номинальные токи плавких вставок предохранителей и токи уставок автоматических выключателей, служащих для защиты отдельных участков сети, во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков или по номинальным токам электроприемников, но таким образом, чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках (пусковые токи, пики технологических нагрузок, токи при самозапуске и т. п.).

3.1.5. В качестве аппаратов защиты должны применяться автоматические выключатели или предохранители. Для обеспечения требований быстродействия, чувствительности или селективности допускается при необходимости применение устройств защиты с использованием выносных реле (реле косвенного действия).

3.1.6. Автоматические выключатели и предохранители пробочного типа должны присоединяться к сети так, чтобы при вывинченной пробке предохранителя (автоматического выключателя) винтовая гильза предохранителя (автоматического выключателя) оставалась без напряжения. При одностороннем питании присоединение питающего проводника (кабеля или провода) к аппарату защиты должно выполняться, как правило, к неподвижным контактам.

3.1.7. Каждый аппарат защиты должен иметь надпись, указывающую значения номинального тока аппарата, уставки расцепителя и номинального тока плавкой вставки, требующиеся для защищаемой им сети. Надписи рекомендуется наносить на аппарате или схеме, расположенной вблизи места установки аппаратов защиты.

Пуэ селективность автоматических выключателей

Селективность автоматических выключателей ПУЭ

» Разное » Пуэ селективность автоматических выключателей

Читайте так же:
Перекидной выключатель легранд схема

instrument.guru > Электричество > Принцип работы селективности автоматических выключателей

Селективность в области электрики является одним из основополагающих понятий. Она представляет собой защиту электрических устройств от поломок или каких-либо отклонений в работе. С помощью данной функции автоматы работают дольше, повышается уровень безопасности.

  • Что такое селективность в области электрики?
  • Типы селективности электрических приборов
  • Таблица селективности
  • Расчёт селективности
  • Карта селективности
  • Селективность автоматов ПУЭ
  • Принцип селективности для выбора выключателей

Что такое селективность в области электрики?

Селективность или избирательность – особенность релейной защиты, которая определяется умением находить неисправный элемент всей электрической системы и выключать именно его. Защита может быть двух видов: абсолютная и относительная, в зависимости от отключения участков. В первом случае более точно срабатывают предохранители на том участке, где произошло замыкание или поломка. Второй тип селективности заставляет отключаться автоматы, которые находятся выше, если защита других не вступила в действие по каким-либо причинам.

Типы селективности электрических приборов

Классификацию защиты электрических устройств можно представить в различии схем подключения:

  • Полная. Если несколько приборов подключены последовательно, то на неисправность быстрее реагирует тот, что находится ближе к зоне аварии.
  • Частичная. Принцип действия селективности автоматов аналогичен с полной, но существует ограничение величины тока.
  • Временная. Такого рода избирательность предполагает разное время выдержки автоматов с одинаковыми характеристиками на срабатывание в случае поломки. Эта защита предназначена для того, чтобы подстраховать автоматы по скорости выключения. Например: первый начинает действовать спустя 0,2 сек, второй – 0,4 сек и т. д.
  • Токовая. Принцип работы селективности тот же, что и у временной, но в этом случае параметром выступает максимальная токовая отметка. Выставляются определённые значения в порядке убывания от источника питания до объекта нагрузки. Например, при вводе 28 А., к розеткам 18 А и 12 – к свету.
  • Времятоковая. Одна из самых сложных систем по защите от неисправностей. Аппараты подразделяются на четыре различные группы: A, B, C и D, каждая из которых реагирует на ток. В этом случае сложно составить схему защиты автоматических выключателей при коротком замыкании. Наиболее эффективна защита будет при первой группе А. Её используют в основном для электронных цепей. Наибольшую популярность и распространённость получили аппараты типа С, однако следует серьёзно отнестись к их установке.
  • Зонная. Этот способ защиты используется чаще всего в промышленности, так как он является дорогостоящим и довольно сложным. За работой электрической сети следят специальные приборы. При достижении установленного значения все данные передаются в центр контроля, где выбирается аппарат для выключения. Селективность этого вида предполагает наличие специальных электронных расцепителей. Они действуют следующим образом: при обнаружении какого-либо нарушения аппарат, расположенный ниже, подаёт сигнал другому автомату, который находится выше. Если в течение 1 секунды не сработает первое устройство, включится второе.
  • Энергетическая. Здесь автоматы действуют очень быстро, благодаря чему ток короткого замыкания не успевает достичь максимального значения.

Таблица селективности

Защита автоматических выключателей исправно работает обычно при маленьких перегрузках. При коротком замыкании сформировать селективность намного тяжелей. Для таких целей существует таблица селективности, которая позволяет генерировать связки с избирательностью вступления в действие. Один расчёт предназначен для одного вида аппарата. Ниже представлен пример такой таблицы, который также можно найти на интернет-сайтах производителей автоматов.

Расчёт селективности

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

  • Iс.о.послед ≥ Kн.о.* I к.пред., где: — Iс.о.послед — ток, при котором вступает в действие защита;
  • — I к.пред. — ток короткого замыкания в конце зоны действия защиты;
  • — Kн.о. — коэффициент надёжности, зависящий от параметров.

Выбор защиты

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

Защита должна обеспечивать отключение поврежденного участка при КЗ в конце защищаемой линии: одно-, двух- и трехфазных — в сетях с глухозаземленной нейтралью; двух- и трехфазных — в сетях с изолированной нейтралью.

Надежное отключение поврежденного участка сети обеспечивается, если отношение наименьшего расчетного тока КЗ к номинальному току плавкой вставки предохранителя или расцепителя автоматического выключателя будет не менее значений, приведенных в 1.7.79 и 7.3.139.

3.1.9. В сетях, защищаемых только от токов КЗ (не требующих защиты от перегрузки согласно 3.1.10), за исключением протяженных сетей, например сельских, коммунальных, допускается не выполнять расчетной проверки приведенной в 1.7.79 и 7.3.139 кратности тока КЗ, если обеспечено условие, чтобы по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам проводников, приведенным в таблицах гл. 1.3, аппараты защиты имели кратность не более:

300% для номинального тока плавкой вставки предохранителя;

450% для тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку);

100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки);

125% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратной зависящей от тока характеристикой; если на этом автоматическом выключателе имеется еще отсечка, то ее кратность тока срабатывания не ограничивается.

Наличие аппаратов защиты с завышенными уставками тока не является обоснованием для увеличения сечения проводников сверх указанных в гл. 1.3.

3.1.10. Сети внутри помещений, выполненные открыто проложенными проводниками с горючей наружной оболочкой или изоляцией, должны быть защищены от перегрузки.

Кроме того, должны быть защищены от перегрузки сети внутри помещений:

осветительные сети в жилых и общественных зданиях, в торговых помещениях, служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий, включая сети для бытовых и переносных электроприемников (утюгов, чайников, плиток, комнатных холодильников, пылесосов, стиральных и швейных машин и т. п.), а также в пожароопасных зонах;

силовые сети на промышленных предприятиях, в жилых и общественных зданиях, торговых помещениях — только в случаях, когда по условиям технологического процесса или по режиму работы сети может возникать длительная перегрузка проводников;

сети всех видов во взрывоопасных зонах — согласно требованиям 7.3.94.

3.1.11. В сетях, защищаемых от перегрузок (см. 3.1.10), проводники следует выбирать по расчетному току, при этом должно быть обеспечено условие, чтобы по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам, приведенным в таблицах гл. 1.3, аппараты защиты имели кратность не более:

80% для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), — для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией; для проводников, прокладываемых в невзрывоопасных производственных помещениях промышленных предприятий, допускается 100%;

100% для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), — для кабелей с бумажной изоляцией;

100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки) — для проводников всех марок;

Читайте так же:
Чем отличается пакетный выключатель от кулачкового

100% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой — для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией;

125% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой — для кабелей с бумажной изоляцией и изоляцией из вулканизированного полиэтилена.

3.1.12. Длительно допустимая токовая нагрузка проводников ответвлений к короткозамкнутым электродвигателям должна быть не менее:

100% номинального тока электродвигателя в невзрывоопасных зонах;

125% номинального тока электродвигателя во взрывоопасных зонах.

Соотношения между длительно допустимой нагрузкой проводников к короткозамкнутым электродвигателям и уставками аппаратов защиты в любом случае не должны превышать указанных в 3.1.9 (см. также 7.3.97).

3.1.13. В случаях, когда требуемая допустимая длительная токовая нагрузка проводника, определенная по 3.1.9 и 3.1.11, не совпадает с данными таблиц допустимых нагрузок, приведенных в гл. 1.3, допускается применение проводника ближайшего меньшего сечения, но не менее, чем это требуется по расчетному току.

Проектируем электрику вместе

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

Выбору автоматов должен предшествовать расчет электрических нагрузок и выбор сечений проводников.
Еще раз подчеркну, что автоматические выключатели защищают линии электрических сетей (провода и кабели) от перегрузок и сверхтоков коротких замыканий. Поэтому расчет и выбор автоматических выключателей в первую очередь должен вестись, исходя из параметров проводов и кабелей (тип изоляции, материал и сечение токопроводящей жилы, количество жил). Точнее говоря — из предельно допустимой токовой нагрузки проводника.
Кроме того, аппарат защиты должен соответствовать еще ряду критериев правильного выбора.

Критерии выбора автоматических выключателей

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

Выбор АВ по условиям защиты от перегрузок

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

Iр.max ≤ Iн.а ≤ Iд.н , (1)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Время-токовая характеристика – это кривая, построенная в координатах тока и времени и отражающая взаимосвязь этих параметров в определенных условиях эксплуатации. Международный стандарт МЭК 60898–95 определяет три типа характеристик мгновенного расцепления: В, С и D. Автоматические выключатели российских производителей выпускаются по ГОСТ Р 50345, который полностью соответствует МЭК 60898–95.
На рис.2 представлены все три типа время-токовых характеристик:

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

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

Тип время-токовой характеристики Диапазон кратности I/Iн.а
В от 3 до 5
С от 5 до 10
D от 10 до 14

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

В соответствие с табл. 1.7.1 расчетное время отключения не превышает допустимого значения (0,21 сек. < 0,4 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.

Читайте так же:
Установка выключателей во взрывоопасной зоне

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.

Выбор трехполюсного автоматического выключателя по серии и техническим параметрам

Трехполюсный автоматический выключатель обладает теми же свойствами, что и однополюсный. Однако автомат на 3 фазы предназначен для защиты дорогостоящего промышленного оборудования. Поэтому к его подбору по серии и характеристикам необходимо подходить с особой ответственностью.

Что такое автоматический выключатель

Автоматический выключатель — это устройство, предназначенное для защиты проводки от токов короткого замыкания и перегрузки. Подобные аппараты устанавливаются на электрическом вводе в любую квартиру или электроустановку. Их использование является обязательным по правилам ПУЭ.

Вводной автомат в электрощите

Выдержка из ПУЭ (пункт 3.1.5). «В качестве аппаратов защиты должны применяться автоматические выключатели или предохранители. Для обеспечения требований быстродействия, чувствительности или селективности допускается при необходимости применение устройств защиты с использованием выносных реле…».

По числу полюсов силовой цепи выделяют автоматические выключатели следующих типов:

  • однополюсные:
  • двухполюсные;
  • трехполюсные;
  • четырехполюсные.

В квартирной однофазной проводке применяются автоматы на 1 или 2 полюса. К ним подключается 1 фазный и 1 нулевой провод. Более мощные потребители электроэнергии (производственные станки, двигатели лифтов, насосы водоснабжения) нуждаются в трехфазном питании. Для их защиты применяются трехполюсные автоматы, к которым подключается 3 фазных провода.

Строение и принцип работы трехполюсного автомата

Автоматический выключатель на 3 полюса состоит из 3 однополюсных устройств, помещенных в один корпус и имеющих общий рычаг включения. Внутри устройства защиты имеется электромагнитный и тепловой расцепители.

Внутреннее устройство

Электромагнитный расцепитель мгновенно срабатывает на токи короткого замыкания. По принципу действия он напоминает обычный электромагнит. Если через автомат протекает ток КЗ, то электромагнитный расцепитель притягивает якорь и приводит в движение механику автомата. Она и размыкает контакты силовых цепей.

Конструкция автомата защиты

Тепловой расцепитель похож на деформирующуюся от нагрева биметаллическую пластину. Он характеризуется медленным срабатыванием. Для выключения автомата по тепловому расцепителю необходимо время, чтобы он прогрелся до нужной температуры. Тепло для нагрева берется от тока перегрузки, протекающего через автомат. Нечто подобное имеется в термостатах утюгов и кнопках чайников.

Внутри дифференциальных автоматов имеется дополнительный узел — датчик тока. Он предназначен для сравнения токов, протекающих по фазам. Этот элемент конструкции позволяет диф автомату отключаться при пропаже напряжения в одной из фаз. Данная функция особенно важна для защиты электрических двигателей.

Важно! Если у вас без очевидной перегрузки срабатывает автомат, то следует обратить внимание на надежность его подключения. Часто плохой незатянутый контакт приводит к нагреву автомата. А нагрев — к непроизвольным срабатываниям теплового расцепителя.

Тепловой расцепитель

В мощных трехполюсных автоматах имеются дугогасительные камеры. Они предназначены для максимально быстрого прерывания дуги, образующейся между контактами в момент размыкания цепи. Применение дугогасительных камер существенно продлевает срок эксплуатации прибора. Благодаря им контакты выгорают гораздо медленнее.

Внешние элементы

Снаружи устройство имеет стандартную для защитных аппаратов конструкцию. Сверху находятся 3 винтовых клеммы для подключения приходящих проводов. Снизу аналогичные винтовые контакты, но для отходящей линии. Между ними находится рычаг включения и отключения. Многие трехполюсные автоматы оснащены указателем состояния. Красный флажок или символ «1» — автомат включен. Зеленый или «0» — выключен. На корпусе прибора указываются основные электрические параметры: номинальный ток и временная характеристика.

Обозначения на корпусе трехфазного автомата

Дополнительная информация. Конструкция некоторых моделей автоматов предполагает использование ручки, напоминающей ту, что устанавливается на двери. Такая ручка приобретается по желанию покупателя. Ее поворот включает или выключает защитное устройство.

Основные технические параметры

Технические характеристики учитываются при выборе и подключении автомата. Основные из них нанесены на корпус устройства. Там же часто имеется и обозначение на схеме прибора. Из характеристик выделяются следующие:

  1. Времятоковая характеристика. Указывается в виде буквы B, C или D. Реже встречаются автоматы с характеристиками L, Z и K.
  2. Номинальный ток. Число, указываемое после временной характеристики.
  3. Рабочее напряжение. Обычно составляет более 400 В.
  4. Предельный ток короткого замыкания. Большое число порядка 1-35 кА. Максимальный ток КЗ, который способен выдержать автомат без разрушения.
Читайте так же:
Нормы при испытании выключателей нагрузки

Номинальная отключающая способность

В момент короткого замыкания токи, протекающие через трехполюсный автомат, способны достигать значений в сотни и тысячи ампер. Их величина зависит от толщины (сопротивления) вводных кабелей и расстояния до трансформаторной подстанции. Автомат должен успешно переносить подобные перегрузки и сохранять работоспособность.

Номинальная отключающая способность или предельный ток КЗ показывает, какую величину тока способен выдержать аппарат защиты без расплавления контактов. По этому признаку трехполюсные автоматы принято разделять на следующие категории:

  • 4,5 кА — применяются для защиты линий, питающих частные дома и объекты;
  • 6 кА — защита кабелей в общественных местах;
  • 10 кА — производственные электроустановки, расположенные близко к подстанциям.

Время срабатывания автомата

Времятоковая характеристика указывает на зависимость времени срабатывания автомата от величины тока перегрузки. Например, при превышении номинального тока в 1,5 раза выключатель сработает через 1 час. При превышении тока в 2 раза — через 10 минут. А при трехкратном превышении — через 1 минуту (все цифры сугубо для понимания термина). Задержка срабатывания обусловлена тем, что тепловому расцепителю необходимо время на прогрев.

Время-токовые характеристики автоматического выключателя

Наиболее распространены трехфазные автоматы с характеристиками типа B, C и D. В таблице приведены токи их мгновенного срабатывания. In — номинальный ток прибора.

Времятоковая характеристикаТок мгновенного срабатыванияОсновные сферы применения
B3-5 InЛинии, имеющие большую длину и сети освещения
C5-10 InРозетки и приборы с малыми пусковыми токами
D10-20 InТрансформаторы и потребители с большими пусковыми токами

Дополнительная информация. Для электрических двигателей и трансформаторов характерны скачки тока при запуске. В момент включения эти агрегаты способны потреблять пусковые токи в десятки раз большие, чем в нормальной работе.

Распространенные серии автоматических выключателей

Серия автоматического выключателя определяет эксплуатационные характеристики. Традиционно в промышленных и бытовых электроустановках принято использовать устройства 4 серий:

  • АЕ;
  • АП;
  • АВМ;
  • ВА.

Серия АЕ

Применяются в электроустановках напряжением до 660 В переменного тока. Рабочая частота аппаратов защиты серии АЕ составляет стандартные 50-60 Гц. Предназначены для эксплуатации в промышленных и бытовых условиях. Внешне имеют черный карболитовый корпус. Серия отличается надежностью. Многие выключатели АЕ до сих пор исправно служат с советских времен.

Выключатель-автомат малогабаритный АЕ 2046М

Серия АП

Данные приборы защиты в среде электромонтеров имеют неформальное название «апэшка». Их отличает нестандартный внешний вид. Вместо привычного рычага имеются две кнопки. Черная или серая — включает автомат, красная — выключает.

Серия АП подходит для защиты сетей переменного тока с напряжением до 550 В. Данная модель допускает многократное переключение в течение дня. Поэтому ее часто применяют в качестве обыкновенного выключателя для света или двигателя вытяжки.

Автоматический выключатель АП50Б-2МТ

Серия АВМ

Мощные автоматические выключатели, рассчитанные на работу в силовых электроустановках с номинальными токами до 2 кА. АВМ применяется в сетях напряжением до 500 В. Допустимо использование в цепях постоянного тока напряжением до 440 В.

Данная серия не подходит для установок, характеризующихся частыми короткими замыканиями. В ручном режиме их допустимо переключать до 6 раз в сутки. Взамен они хорошо справляются с недопустимыми перегрузками.

Автоматический выключатель АВМ-4

Серия ВА

Автоматические выключатели воздушного исполнения. Позволяют подключить потребитель с током до 6,3 кА. Основные области применения — промышленные объекты. Рабочее напряжение составляет 660 В переменного тока.

Автомат ВА53-43 на 660В

Сферы применения

Автоматические выключатели на 3 фазы применяются везде, где есть трехфазное электропитание. Подключение потребителей без этих защитных устройств является грубым нарушением правил устройства электроустановок. Перечислять все примеры использования трехфазных автоматов бессмысленно. Их слишком много. Поэтому ниже приведены электрические аппараты, которые защищаются трехфазными автоматами, но в какой-то степени встречаются в жизни каждого человека:

  • сети уличного освещения;
  • трехфазные асинхронные двигатели лифтового оборудования;
  • вводные распределительные устройства жилых зданий;
  • защита двигателей детских аттракционов;
  • двигатели насосных станций, качающих воду в жилые дома;
  • насосы, откачивающие канализационные воды, защищаются трехфазными автоматами.

Трехполюсные автоматические выключатели используются повсеместно. Их применение обязательно везде, где имеется питание от 3 фаз. Трехполюсные устройства защиты почти ничем не отличаются от однополюсных. Отличия кроются лишь в количестве защищаемых фаз, максимальных рабочих токах и габаритных размерах.

При подключении трехполюсника необходимо учесть его временную характеристику и номинальный ток. Эти параметры указаны на корпусе защитного прибора. Также следует обратить внимание на серию автомата. Она определяется, исходя из условий будущей эксплуатации, то есть, как часто прибору предстоит срабатывать от КЗ, сколько раз в сутки его будут переключать руками.

Селективность

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

Селективность

Основные задачи селективной защиты

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

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

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

К задачам электрической селективной защиты относятся:

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

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

Что такое селективная защита

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

Принцип селективности в защите

Селективность защиты абсолютная и относительная

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

По степени селективности защита делится на:

  • абсолютную;
  • относительную.

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

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

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

Относительная и абсолютная избирательность защиты

Виды селективных схем подключения

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

  • полная;
  • частичная;
  • токовая;
  • временная;
  • времятоковая;
  • энергетическая.
Читайте так же:
Ttp223b модуль сенсорный выключатель

На каждом из них нужно остановиться отдельно.

Защита полная и частичная

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

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

Токовый тип селективности

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

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

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

Токовая селективность

Временная и времятоковая селективность

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

Временная избирательность

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

Энергетическая селективность автоматов

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

Энергетическая селективность

Что такое зонная селективность

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

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

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

Пример и график зонной избирательности

Расчет селективности автоматов

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

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

Iс.о.послед. ≥ Kн.о.* Iк. предыд.,

здесь:

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

В случае временной зависимости для расчётов избирательности используют такую формулу:

Tс.о.послед ≥ Tк.пред.+ ∆T,

где:

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

Подбор автоматических выключателей при расчётах производят по таблицам.

Таблица избирательности автоматов

Принцип логики

Для выполнения схем, использующих такой принцип, необходимы цифровые реле. Между собой реле соединяются линией «витая пара», кабелем ВОЛС или через телефонную линию (с использованием модема). С помощью таких линий приём (передача) информации осуществляется на диспетчерский пульт с разных объектов и между самими реле.

На приведённой Картинке 9, пояснён принцип работы логики. В каждом из 4-х цифровых реле применяется уставка по току, равная самой последней чувствительной ступени. Такая ступень имеет время срабатывания 0,2 с. Логическая селективность подразумевает возможность блокировки реле сигналом ЛО (логического ожидания). Такой сигнал подаётся по каналу от предыдущего реле защиты. Каждое из реле может передавать такие сигналы транзитом.

Как видно из рисунка, при КЗ в точке К1 все остальные реле, от сигнала ЛО, поданного реле К1, подвергнутся ожиданию. Реле К1 сработает и выполнит отключение. При КЗ в точке 2 аналогичным образом сработает реле К4.

Такие схемы построения логического управления требовательны к надёжности линий связи между элементами.

Принцип направленности

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

УЗО и выключатели присоединены по принципу направленности

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

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

Принцип дифференцирования

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

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

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

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

Дифференциальная селективная защита мощного оборудования

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

Карта селективности и правила ее создания

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

На карту в обязательном порядке наносятся:

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

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

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

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

Пример карты селективности, выполненной при помощи программы

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

Видео

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector