Kakšna je selektivnost zaščite v električnih inštalacijah

Pri upravljanju in načrtovanju električnega tokokroga se vedno posveča pozornost vprašanju njegove varne uporabe. V ta namen so vse električne naprave zaščitene s posebnimi napravami, ki so izbrane in postavljene strogo po določenem hierarhičnem razmerju.

Na primer, ko se mobilni telefon polni, njegov pretok nadzoruje zaščita, vgrajena v baterijo. Na koncu povečanja zmogljivosti prekine polnilni tok. Ko v bateriji pride do kratkega stika, pregori varovalka v polnilniku in prekine tokokrog.

Če se iz nekega razloga to ne zgodi, potem napako v vtičnici nadzira odklopnik na plošči stanovanja, njegovo delovanje pa je zavarovano z glavnim strojem. To zaporedje alternativnih obrambnih dejanj je mogoče obravnavati naprej.

Njeni modeli so določeni z načelom selektivnosti, ki se imenuje tudi selektivnost, s poudarkom na funkciji izbire ali določanja lokacije napake, ki jo je treba onemogočiti.

Vrste selektivnosti

Metode selektivnosti električne zaščite se oblikujejo med ustvarjanjem projekta in se vzdržujejo med delovanjem tako, da takoj ugotovijo mesto nastanka okvare v električni opremi in jo ločijo od delovnega tokokroga z najmanjšimi izgubami zanjo.

V tem primeru se območje zaščite deli glede na selektivnost na:

1. absolutno;

2. sorodnik.

Prva vrsta zaščite popolnoma nadzoruje delovno območje in popravlja poškodbe samo v njem. Na tem modelu delujejo vgrajeni električni aparati. odklopniki.

Naprave, zgrajene na relativni osnovi, izvajajo več funkcij. Izključujejo napake v svoji coni in sosednjih, ko pa v njih zaščite absolutnega tipa niso delovale.

Dobro naravnana zaščita definira:

1. lokacijo in vrsto poškodbe;

2. razlika med nenormalnim, vendar dovoljenim načinom delovanja od situacije, ki lahko povzroči zelo resno škodo na opremi električne napeljave v nadzorovanem območju.

Naprave, konfigurirane samo v prvem dejanju, običajno delujejo v nekritičnih omrežjih do 1000 voltov. Za visokonapetostne električne inštalacije poskusite uporabiti obe načeli. V ta namen so v zaščito vključeni:

• sheme blokiranja;

• natančne merilne naprave;

• sistemi za izmenjavo informacij;

• posebni logični algoritmi.

Zaščita pred prevelikim tokom, ki iz katerega koli razloga presega nazivno obremenitev, je zagotovljena med dvema zaporedno povezanima odklopnikoma.V tem primeru mora stikalo, ki je najbližje uporabniku z napako, izklopiti napako tako, da odpre svoje kontakte, oddaljeno pa mora nadaljevati z napetostjo na svojem odseku.

V tem primeru se upoštevata dve vrsti selektivnosti:

1. dokončan;

2. delno.

Če je zaščita, ki je najbližja okvari, sposobna popolnoma odpraviti napako v celotnem območju nastavitve brez sprožitve daljinskega stikala, se šteje, da je popolna.

Delna selektivnost je neločljivo povezana z zaščitami na kratke razdalje, ki so konfigurirane za delovanje do neke mejne selektivnosti Is. Če je prekoračen, začne delovati daljinsko stikalo.

Območja preobremenitve in kratkega stika v selektivnih zaščitah

Tokovne omejitve, določene za delovanje avtomatska varnostna stikala, so razdeljeni v dve skupini:

1. način preobremenitve;

2. območje kratkega stika.

Za lažjo razlago se to načelo nanaša na trenutne značilnosti odklopnikov.

Nastavljeni so za delo v preobremenitvenem območju z nazivnimi tokovi do 8 ÷ 10-krat.

Na tem področju delujejo predvsem termični ali termomagnetni zaščitni sprožilci. Tokovi kratkega stika zelo redko padejo v to območje.

Območje kratkega stika običajno spremljajo tokovi, ki presegajo nazivno obremenitev odklopnikov za 8 ÷ 10-krat in so značilne resne poškodbe električnega tokokroga.

Za njihov izklop se uporabljajo elektromagnetni ali elektronski sprožilci.

Metode za ustvarjanje selektivnosti

Za nadtokovno območje so ustvarjene zaščite, ki delujejo na principu selektivnosti časovnega toka.

Območje kratkega stika se oblikuje na podlagi:

1. trenutni;

2. začasni;

3. energija;

4. območna selektivnost.

Časovna selektivnost se ustvari z izbiro različnih časovnih zakasnitev za zaščitno delovanje. To metodo je mogoče uporabiti celo za naprave z enako nastavitvijo toka, vendar različnim časovnim razporedom, kot je prikazano na sliki.

Na primer, zaščita št. 1, ki je najbližja opremi, je nastavljena tako, da deluje v primeru kratkega stika s časom blizu 0,02 s, njeno delovanje pa zagotavlja bolj oddaljena št. 2 z nastavitvijo 0,5 s.

Najdaljša zaščita z izklopom ene sekunde podpira delovanje predhodnih naprav ob morebitni okvari.

Selektivnost toka, regulirana za delovanje pri prekoračitvi dovoljenih obremenitev. V grobem lahko to načelo razložimo z naslednjim primerom.

Tri zaščite v seriji spremljajo tok kratkega stika in so konfigurirane za delovanje s časom 0,02 s, vendar z različnimi nastavitvami toka 10, 15 in 20 amperov. Zato bo oprema najprej odklopljena od zaščitne naprave št. 1, št. 2 in št. 3 pa jo bosta selektivno zavarovala.

Uresničevanje časovne ali tokovne selektivnosti v najčistejši obliki zahteva uporabo občutljivih tokovnih in časovnih senzorjev ali relejev. V tem primeru se ustvari precej zapleteno električno vezje, ki v praksi običajno združuje oba obravnavana principa in se ne uporablja v čisti obliki.

Selektivnost časovne tokovne zaščite

Za zaščito električnih inštalacij z napetostjo do 1000 voltov se uporabljajo avtomatska stikala, ki imajo kombinirano časovno-tokovno karakteristiko.Oglejmo si to načelo na primeru dveh zaporedno povezanih strojev, ki se nahajata na koncih linije na bremenski in napajalni strani.

Časovna selektivnost določa, kako se odklopnik sproži, ko je blizu porabnika in ne na koncu generatorja.

Levi graf prikazuje primer najdaljšega izklopnega časa zgornje zaščitne krivulje na strani bremena, desni pa najkrajši čas odklopnika na napajalnem koncu. To omogoča podrobnejšo analizo manifestacije selektivnosti zaščit.

Stikalo «B», ki se nahaja bližje dobavljeni opremi, zaradi uporabe selektivnosti časovnega toka deluje prej in hitreje, stikalo «A» pa ga zadrži v primeru okvare.

Trenutna selektivnost zaščite

Pri tej metodi se lahko selektivnost oblikuje z ustvarjanjem določene konfiguracije omrežja, na primer vključene v tokokrog kabla ali nadzemnega daljnovoda, ki ima električni upor. V tem primeru je vrednost kratkostičnega toka med generatorjem in porabnikom odvisna od mesta okvare.

Na napajalnem koncu kabla bo imel največjo vrednost recimo 3 kA, na nasprotnem koncu pa najmanjšo vrednost recimo 1 kA.

V primeru kratkega stika v bližini stikala A zaščita konca B (I kz1kA) ne bi smela delovati, potem bi morala odstraniti napetost iz opreme. Za pravilno delovanje zaščit je treba upoštevati velikost dejanskih tokov, ki potekajo skozi stikala v zasilnem načinu.

Treba je razumeti, da je za zagotovitev popolne selektivnosti s to metodo potreben velik upor med obema stikaloma, ki se lahko oblikuje zaradi:

• podaljšan daljnovod;

• postavitev navitja transformatorja;

• vključitev v prelom kabla z zmanjšanim presekom ali na druge načine.

Zato je pri tej metodi selektivnost pogosto delna.

Časovna selektivnost zaščite

Ta metoda selektivnosti običajno dopolnjuje prejšnjo metodo ob upoštevanju časov:

• določitev zaščite kraja in začetka razvoja napake;

• sproži ob zaustavitvi.

Oblikovanje algoritma zaščitnega delovanja se izvede zaradi postopne konvergence trenutnih nastavitev in časa, ko se tokovi kratkega stika premaknejo na vir energije.

Časovno selektivnost lahko ustvarijo stroji z enakimi nazivnimi tokovi, če imajo možnost prilagajanja zakasnitve odziva.

S to metodo zaščite stikala B se napaka izklopi, stikalo A pa nadzoruje celoten proces in je pripravljeno za delovanje. Če v času, predvidenem za delovanje zaščit B, kratek stik ni odpravljen, se napaka odpravi z delovanjem zaščit na strani A.

Energijska selektivnost zaščit

Metoda temelji na uporabi posebnih novih tipov odklopnikov, ki so izdelani v oblikovanem ohišju in so sposobni delovati čim hitreje, ko tokovi kratkega stika še niso imeli časa doseči svojih največjih vrednosti.

Hitrostni avtomati te vrste delujejo nekaj milisekund, medtem ko so prehodne aperiodične komponente še vedno aktivne.V takih pogojih je zaradi visoke dinamike pretoka bremen težko uskladiti dejanske obratovalne časovno-tokovne karakteristike zaščit.

Končni uporabnik ima le malo ali nič sledi značilnosti selektivnosti energije. Proizvajalec jih ponuja v obliki grafov, računskih programov, tabel.

Ta metoda mora upoštevati posebne pogoje delovanja za termomagnetne in elektronske sprožilce na napajalni strani.

Conska selektivnost obrambe

Ta vrsta selektivnosti je vrsta časovne značilnosti. Za njegovo delovanje se na vsaki strani uporabljajo naprave za merjenje toka, med katerimi se nenehno izmenjujejo informacije in primerjajo tokovni vektorji.

Consko selektivnost lahko oblikujemo na dva načina:

1. Signali z obeh koncev nadzorovanega območja so istočasno poslani v napravo za spremljanje logične zaščite. Primerja vrednosti vhodnih tokov in določi odklopnik za odpiranje;

2. informacija o precenjenih vrednostih tokovnih vektorjev na obeh straneh pride v obliki blokirnega signala v logični del zaščite na višji stopnji hierarhije na napajalni strani. Če je spodaj blokirni signal, je spodnje stikalo izklopljeno. Ko prepoved spodnjega izklopa ni sprejeta, se napetost odstrani iz zgornje zaščite.

S temi metodami je zaustavitev veliko hitrejša kot s časovno selektivnostjo. To zagotavlja manjše poškodbe električne opreme, manjše dinamične in toplotne obremenitve v sistemu.

Vendar pa metoda selektivnega coniranja zahteva ustvarjanje dodatnih kompleksnih tehničnih sistemov za merjenje, logiko in izmenjavo informacij, kar poveča stroške opreme.Zaradi teh razlogov se te tehnike visokofrekvenčnega blokiranja uporabljajo v daljnovodih in visokonapetostnih transformatorskih postajah. ki neprekinjeno prenašajo velike pretoke moči.

V ta namen se uporabljajo hitri zračni, oljni ali SF6 odklopniki, ki lahko preklapljajo velika tokovna bremena.