Таблица селективности автоматических выключателей - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Таблица селективности автоматических выключателей

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?

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.

Определить селективность при управлении аппаратов по времени можно при помощи следующей формулы:

  • tс.о.послед ≥ tк.пред.+ ∆t, где:
    • — tс.о.послед и tк.пред. — временные интервалы, через которые срабатывают отсечки автоматов, в зависимости от близости к источнику питания;
    • — ∆t — временная ступень селективности.

Карта селективности

Для того чтобы обеспечить максимальную защиту автоматических выключателей, нужна специальная карта селективности или её графическое изображение. Эта карта представляет собой своеобразную схему, где отображаются все совокупности токовых характеристик используемых устройств в электрической сети (пример представлен ниже).

Одно из основных правил защиты выключателей – все автоматы должны быть подключены друг за другом по очереди. Карта селективности предназначена для изображения характеристик всех этих приборов. Для её создания необходимо придерживаться ряда правил:

  • Установки защит должны исходить из одного напряжения;
  • Рисуя карту нужно правильно выбрать масштаб, чтобы были изображены все расчётные точки;
  • Помимо характеристик автоматов, следует указать максимальные и минимальные значения коротких замыканий в точках системы.

Как показывает практика, селективность защиты требуется не всегда. Её применяют, только если есть риск серьёзных повреждений. Когда при расчёте получаются высокие значения номиналов автоматов, рекомендуется установить рубильники или специальные селективные устройства.

Селективность автоматов ПУЭ

Существует свод правил устройств электроустановок (ПУЭ), где есть чёткие понятия, как эксплуатировать автоматические выключатели. В пункте 3.1.4. сказано: для того чтобы автоматы защиты не отключали устройства при кратковременных перегрузках, уставки выключателей нужно выбирать по номинальным токам электроприёмников.

Следует выделить ещё одно важное правило: в качестве устройств защиты должны использоваться предохранители и автоматические выключатели.

Принцип селективности для выбора выключателей

При проведении электрики в доме необходимо учитывать тот факт, что ток может причинить большой вред. Во избежание неприятных последствий устанавливают предохранители или автоматические выключатели. Принцип селективности позволяет надёжно использовать электрическую сеть благодаря правильному выбору автоматов.

Для абсолютно любой схемы выявляется определённая система защиты, которая разделяют проводку на определённые участки, именуемые электрическими цепями. Поломка может возникнуть внутри приёмника, генератора или же проводов. Каждая неисправность требует особенного технического решения, благодаря которому можно быстро и эффективно найти и исправить повреждение.

Принцип селективности призван определять правила установки и совместимости защит. Он обеспечивает:

  • безопасность электрики и людей;
  • автоматическое выявление зоны поломки и её устранение;
  • снабжение электрическим током все участки, расположенные рядом с повреждённым;
  • поддержание качества электроэнергии.

Обобщая все вышесказанное, можно отметить, что избирательность защитных устройств, в том числе и автоматических выключателей, необходимо всегда учитывать при установке электрической проводки для безопасного и наиболее надёжного использования.

Селективность между модульными автоматическими выключателями

Что общего у крупного центра обработки данных и небольшой серверной, у морской нефтяной платформы и энергодиспетчерского пункта на железной дороге, у городской поликлиники и банка? Все эти объекты относятся к потребителям I и особой категории электроснабжения и поэтому должны отвечать самым высоким требованиям к уровню электрической стабильности.
Достичь бесперебойной и качественной работы энергоустановок информационных систем, сервисов безопасности и контроля доступа и пр. можно только при условии реализации полной селективности на всех уровнях распределения. Данное утверждение в особенности касается модульных автоматических выключателей в низковольтных распределительных щитах.

Глоссарий специалиста

Селективность согласование работы установленных последовательно защитных аппаратов, таким образом, чтобы в случае перегрузки или короткого замыкания (к.з.) отключалась только та часть установки, где возникла неисправность.

Полная селективность — обеспечивается в случае, когда при последовательном соединении двух автоматических выключателей оборудование со стороны нагрузки (потребителя) осуществляет защиту без срабатывания устройства со стороны питания.

Частичная селективность — отличается от полной тем, что оборудование со стороны нагрузки осуществляет защиту без срабатывания устройства со стороны питания лишь до определённого уровня сверхтока Is (предельный ток селективности).

Зона перегрузки — диапазон значений тока, в котором за срабатывание отвечает тепловой расцепитель (биметаллическая пластина). Представляет собой обратнозависимую характеристику.

Зона короткого замыкания — диапазон значений тока, в котором за срабатывание отвечает электромагнитный расцепитель. Обеспечивает практически мгновенное срабатывание.


Рис. 1. Зона перегрузки и зона короткого замыкания

Полная селективность между модульными автоматическими выключателями

Как правило, специалисты решают задачу согласования рабочих характеристик модульных автоматических выключателей со стороны питания и нагрузки, используя токовый метод. Он основан на выборе аппаратов защиты с разными уставками по току, причём более высокие значения должно иметь оборудование на стороне питания. Для подбора автоматических выключателей используются таблицы селективности и специальное программное обеспечение. Но даже такая тщательная проработка схемы позволяет добиться лишь частичной координации рабочих характеристик модульных автоматических выключателей. Полная селективность обеспечивается только в распределительных боксах, где расчётные токи к.з. небольшие, что на самом деле редкость. Как правило, даже в квартирных щитах достигается лишь частичная селективность. Рассмотрим такой пример – в электрическом шкафу установлены автоматические выключатели с характеристикой С. Номинальный ток вводного аппарата – 32А, устройства на отходящей линии – 16А. Нижняя граница зоны срабатывания вводного автомата 5In=5·32=160А. Она же является и верхней границей срабатывания для нижестоящего автомата. 1 Очевидно, что в данном случае полная селективность не обеспечивается.

Часто задача согласованной работы автоматических выключателей со стороны нагрузки и питания во всём диапазоне сверхтоков остаётся нерешённой, что приводит к авариям. «Не так давно в одном крупном банке из-за чайника, случайно включённого в розетку «чистых» сетей 1 , и отсутствия полной селективности в распределительных шкафах были обесточены все компьютеры на этаже, что привело к потере полугодового отчёта», — рассказывает Алексей Азаров, начальник отдела электрических сетей и систем компании «ЭкоПрог».

До недавнего времени полную селективность можно было реализовать, установив в качестве вводного устройства в распределительном щите вместо модульного автоматического выключателя аппарат в литом корпусе. Для указанного оборудования возможны такие способы координации рабочих характеристик, как временной, энергетический и зонный 2 . Но данное решение не всегда целесообразно, так как оно приводит к таким последствиям, как:

  • удорожание проекта;
  • увеличение занимаемых распределительными шкафами площадей – аппараты в литом корпусе и воздушные автоматические выключатели по своим габаритам значительно превосходят модульное оборудование;
  • сложности в установке и эксплуатации (аппараты в литом корпусе оснащаются электронными расцепителями, которые нуждаются в настройке).

«Заменить модульные автоматические выключатели на аппараты защиты другого типа для инженера означает пожертвовать компактностью и единообразием технических решений, а это не всегда возможно, — утверждает Павел Томашёв, инженер по группе изделий компании АББ, лидера в производстве силового оборудования и технологий для электроэнергетики и автоматизации. — Специально для того, чтобы решить проблему обеспечения полной координации между модульными аппаратами защиты, наша компания разработала новый селективный автоматический выключатель серии S750DR. Данное устройство – новинка для нашей страны. Оно представляет решение для достижения согласованности рабочих характеристик, при котором невозможно одновременное отключение вышестоящего и нижестоящего аппаратов. В данном модульном автоматическом выключателе реализован дополнительный токовый путь, благодаря которому обеспечивается задержка срабатывания по времени. Линейка автоматических выключателей S750DR включает в себя аппараты от 0,5 до 63А».

Селективный модульный автоматический выключатель обеспечивает координацию рабочих характеристик аппаратов защиты независимо от напряжения сети. Такой аппарат защиты не требует дополнительного питания для замыкания/размыкания контактов и для выполнения защитной функции, поскольку устройство является электромеханическим.

Принцип действия селективного модульного автоматического выключателя


Рис. 2. Схема внутреннего устройства селективного автоматического выключателя

Рассмотрим схему внутреннего устройства селективного модульного автоматического выключателя, представленную на рис. 1. На иллюстрации видны два токовых пути. Один из них — основной, состоит из тех же элементов, что и в обычном автоматическом выключателе: электромагнитной катушки (мгновенный расцепитель), биметаллической пластины (расцепитель перегрузки) и блока основных контактов. Второй — токовый путь, реализованный в аппаратах S750DR, получил название дополнительного. Он состоит из изолирующих контактов, селективного биметалла и резистора.

Читайте также:  Китайские автоматические выключатели

Ознакомимся с принципом действия селективного модульного автоматического выключателя на практике. В системе, где в качестве вводного устройства используется селективный модульный автоматический выключатель, а в качестве нижестоящего аппарата – обычный автомат, короткое замыкание может произойти в линии нагрузки или между вводным и отходящим устройствами.

1. Короткое замыкание в линии нагрузки

В момент аварии сработают расцепители аппарата со стороны нагрузки и основного токового пути автоматического выключателя со стороны питания. Однако при этом ток продолжит протекать по дополнительному контуру вводного устройства. Так как аппарат со стороны нагрузки сработал (например, время срабатывания автомата S200 от АББ около 5-8 мс) и отключил повреждённый участок цепи, пружина снова замкнёт блок контактов в основном пути селективного автоматического выключателя. Таким образом, обеспечивается непрерывное протекание тока и бесперебойность питания нагрузок.

2. Короткое замыкание между вводным и отходящим аппаратами защиты

В момент аварии так же, как и в предыдущем варианте, размыкаются контакты селективного аппарата. Далее, поскольку авария не устранена, селективный биметалл с небольшой задержкой по времени размыкает контакты в дополнительном токовом пути и блокирует пружину. Разомкнутыми остаются и основной, и вторичный контур, что и обеспечивает защиту от к.з.

Токоограничивающая селективность

В селективных автоматических выключателях реализована токоограничивающая селективность. Она обеспечивается за счёт конструктивных особенностей аппарата: резистора сопротивлением 0,5 Ом и способности устройства быстро размыкать контакты в случае появления к.з. (примерно за 1 мс), что приводит к возникновению между ними дуги, которая также представляет собой сопротивление. При этом осуществляется резервная защита автоматического выключателя со стороны нагрузки, что позволяет минимизировать воздействие аварии на всю установку и сети питания.

Благодаря токоограничивающей селективности можно выбирать нижестоящий автоматический выключатель с предельной отключающей способностью ниже, чем ожидаемый ток короткого замыкания. «В случае аварии вышестоящий селективный аппарат ограничит сверхтоки введением сопротивления дуги в цепь к.з. Устройство снизит протекающий ток и поможет нижестоящему модульному устройству отключить повреждение, – поясняет Павел Томашёв (АББ). — Таким образом, за счёт дополнительного токоограничения вышестоящего аппарата серии S750DR отключающая способность нижестоящего автоматического выключателя увеличивается».

Рис. 3. Поддержка следующих за S 750 DR
автоматических выключателей при коротком замыкании

Как показано на рис. 3, независимо от номинального тока аппарата S 750 DR при коротком замыкании значительно снижаются ток к.з. и удельная пропускаемая энергия.

Инженеры-проектировщики систем электроснабжения уже успели оценить новую разработку. По словам специалистов, серия S750DR значительно упрощает процесс разработки технической документации, так как отпадает необходимость в использовании таблиц селективности и специальных программ подбора оборудования. Удобна новая разработка и с точки зрения эксплуатации – аппарат оснащён встроенной блокировочной панелью. Она позволяет фиксировать положение рычага управления, что исключает возможность доступа посторонних лиц к управлению устройством. Блокировка не влияет на защитные свойства аппарата: расцепитель сработает и предотвратит неполадки в сети, несмотря на фиксацию рычага во включённом положении.

Проектирование селективной установки — задача сложная и трудоёмкая. Подходить к её выполнению нужно ответственно: любая ошибка чревата авариями, которые могут повлечь за собой тяжёлые последствия для персонала и оборудования. Именно поэтому селективность должна обеспечиваться на разных уровнях. Современное оборудование позволяет добиться полной координации работы электрических аппаратов.

1 «Чистыми» сетями называют сети электроснабжения компьютеров и другой офисной техники, чувствительной к скачкам напряжения.

2 Подробнее о различных технологиях обеспечения селективности в сетях электроснабжения можно прочитать по ссылке.

Проблемы селективной защиты при выборе автоматических выключателей

Сегодня вашему вниманию хочу предложить очень обсуждаемую тему селективной защиты автоматических выключателей. Если вы думаете, что здесь все просто и однозначно, то это не совсем так. В чем же особенность селективной защиты?

В наших нормативных документах про селективную защиту практически ничего не сказано.

Однако, в итальянском Стандарте CEI 64-8 “Электрические установки с номинальным напряжением ниже 1000 В переменного тока и 1500 В постоянного тока” в отношении установок низкого напряжения в части 5 “Выбор и монтаж электрических компонентов” написано:

“Селективность между устройствами защиты от сверхтоков (536.1).

Когда несколько защитных устройств установлены последовательно, и это оправдано требованиями эксплуатации, их рабочие характеристики должны выбираться таким образом, чтобы отключать только часть установки, где возникла неисправность.”

В комментариях, кроме всего этого, добавлено следующее:

“Рабочие ситуации, требующие селективности, определяются пользователем или проектировщиком установки.”

Из этого следует, что Стандарт указывает на то, что рабочие характеристики должны быть выбраны с обеспечением селективности, когда это оправдано требованиями эксплуатации.

А теперь рассмотрим проблемы, которые могут возникнуть при выборе автоматических выключателей с учетом селективной защиты.

Основная масса автоматических выключателей примерно до 400А применяется без регулируемых расцепителей, неговоря уже про модульную серию. Остановимся на автоматических выключателях модульной серии, т.е. до 125А.

Диапазоны токов мгновенного расцепителя

Как известно, автомат защищает от перегрузки и короткого замыкания. Модульные автоматические выключатели могут иметь электромагнитные расцепители с характеристиками B, C, D.

Зависимость времени срабатывания ВА от тока в его цепи

Чтобы правильно выбрать автомат, нужно уметь читать график зависимости времени срабатывания автоматического выключателя от тока в цепи, т.е. время-токовую характеристику автомата. Ниже представлена время-токовая характеристика автоматического выключателя ВА47-29 16С.

Время-токовая характеристика автоматического выключателя ВА47-29 16С

Зона между красными линиями нам показывает интервал времени срабатывания автомата. Например, при токе 2,55*16=40,8А данный автомат сработает за время от 1 до 60 сек.

В своих проектах полную селективность я практически никогда не обеспечиваю, поскольку обеспечить ее крайне трудно на автоматических выключателях модульной серии.

Селективность можно разделить на две зоны:

  • селективность в зоне перегрузки;
  • селективность в зоне короткого замыкания.

Селективность в зоне перегрузки я обеспечиваю всегда во всех проектах без исключения. Здесь все просто. Если группой автомат 16С, то автомат выше будет как минимум 20С. Такую расстановку выключателей все, и я в том числе, называем селективностью. Но если разобраться, то в зоне короткого замыкания такие автоматы не будут селективными.

Чтобы модульные автоматические выключатели были селективными, то соотношение их номиналов должно быть примерно 2,5 при условии, что автоматы с одинаковыми электромагнитными расцепителями. На следующем графике приведены время-токовые характеристики автоматов D6, D16, D40.

Соотношение модульных автоматов

Как видим, даже у этих автоматов есть небольших общие зоны срабатывания.

В следующем примере сравним B6, C20, D63.

Сравнение B6, C20, D63

Здесь уже общих пересекающихся зон не наблюдается. Соотношение номинальных токов около 3,2.

Кстати, чтобы обеспечить селективность предохранителей их соотношение должно быть примерно 2,5.

Смысл всей этой статьи в том, что в 99% случаях полная селективность нам и не нужна. В наших проектах у нас выполняется лишь частичная селективность в зоне перегрузки.

Селективность нужно там, где это может повлечь серьезные последствия. А если у нас от к.з. сработают 2-3 последовательно включенных автомата, то никакой трагедии не произойдет. Тем более, что короткие замыкания происходят не так часто.

Советую почитать:

комментарий 31 “Проблемы селективной защиты при выборе автоматических выключателей”

У АВВ есть селективный модульный выключатель ABB S750 DR. Он обеспечивает селективность в зоне КЗ. Только стоимость этого чуда техники оставляет желать лучшего. Да и найти такую штуку не просто.

А с учетом того, что приходится проектировать очень много бюджетных объектов, кроме как на IEK, EKF и т.п. рассчитывать не приходится.

У IEK модульных селективных выключателей не видел.

а их и нету у ИЕК

Очень нравиться статьи. Хочу напечатать и создать папку для молодых инженеров. Как скопировать стаью полностью?

Ctrl+C, Ctrl+V

Статья отличная, главное очень доходчиво все разъясняется. Сразу направил ссылку одному из своих заказчиков, в загородном коттедже при дуговом коротком замыкании в розетке, выбивает входной автомат в щите ввода на улице. Заказчик должен знать, что проблемы не только у него.

К сожалению, но даже используя автоматы с электронными расцепителями с выдержками времени, не всегда можно добиться полной селективности.

Например, для серии Compact NSX с токами 100. 630 А с расцепителем Micrologic 5.

У него регулируются уставки по перегрузке, селективная токовая отсечка с выдержкой времени и мгновенная токовая отсечка.

Проблема в мгновенной токовой отсечке Ii.

Токи короткого замыкания могут превышать максимальное значения уставки Ii.

В этом случае селективности не будет.

Например, для NSX100 Ii=15*In=15*100=1500 А.

Такие токи КЗ весьма вероятны для шин ВРУ, а часто могут быть существенно больше (например, вблизи подстанции).

При этом для токов до 630 А многие модели автоматов не позволяют вывести из работы мгновенную токовую отсечку (Ii – off).

Вот и получается, что даже применяя для РУ-0,4 кВ подстанций и ВРУ-0,4 кВ зданий автоматы с электронными расцепителями селективность будет частичной.

У «Шнайдера» есть хорошая онлайн-программа.

Максимальные значения уставки Ii будут регулироваться. Ток КЗ будет идти к своему максимальному значению не мгновенно. Возможен ли такой вариант, что при нарастании тока КЗ нижестоящий выключатель вырубится раньше? (Хоть и при установленном значении они вырубились бы оба)

А при нарастании тока КЗ нижестоящий автомат не успеет отключиться раньше при разных значениях Ii? (Хоть и установленное значение КЗ превышало бы оба показателя Ii)

В наших нормативных документах про селективную защиту практически ничего не сказано.

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

В книгах советских корифеев достаточно много уделено внимания селективности (Шабад, Беляев и др.).

Вячеслав! Сомневаюсь. «Шнайдер» пишет, что при ТКЗ более Ii селективность неполная, частичная. Полная селективность там, где Ii можно отключить (Ii – off).

Регулировать Ii можно. Но при токах Ir близких к In это мало что даст. См. пример выше. Для NSX100 максимальное Ii=15*In=15*100=1500 А.

При ТКЗ в 3000 А могут сработать оба автомата.

Тогда надо специально завышать In, чтобы Ii было больше.

Но это не всегда возможно и не всегда оправдано. В любом случае при больших ТКЗ даже этой меры не хватит.

Единственный плюс в данном случае следующее. Часто (но не всегда)для распред. сетей с большими расчетными токами

1-фазное ТКЗ находится в пределах Isd и Ii.

Учитывая, что 1-фазное КЗ чаще трехфазного, селективность будет.

Но если минимальное 1-фазное КЗ больше Ii (характерно для точек близких к подстанциям), то селективности не будет.

Читайте также:  Сколько проводов можно подключить к автомату

В принципе Ii вообще не нужна, но у многих автоматов ее нельзя отключить (на форуме Colan этот вопрос уже поднимал).

Ребята, извиняюсь, был неправ. Не учитывал кривые токоограничения и рефлексное отключение. Подробнее — см. каталоги производителя.

А вообще полная селективность не всегда нужна. Сам в своем опыте не встречал требований полной селективности. А при таких авариях с такими токами КЗ надо не за селективностью уже следить, а за наличием качественной пожарной сигнализации.

Наткнулся на очередную полезную и интересную статью, за что очень благодарен ее автору!

Хочу задать вопрос о селективности автоматов 0,4 кВ в питающих сетях.

Прописано ли в каком-нибудь документе требование, что уставка срабатывания расцепителя аппарата защиты на питающем фидере в ВРУ здания должна быть больше уставки срабатывания расцепителя аппарата защиты на вводе ВРУ, т.е. с другой стороны?

На этот счет у меня возникли разногласия с инспектором надзора.

Для электроснабжения промпредприятия запроектирована комплектная ТП, от которой запитаны 8 ВРУ-0,4кВ. Причем изначально запроектирована именно КТП (требование заказчика). Ведь по-хорошему, изначально должен выполняться проект внутреннего электроснабжения, а уже после – проект по КТП (см. статью Порядок проектирования электроустановок ).

Предварительно посчитаны нагрузки на стадии А (архитектурный проект, РБ), на основании чего выполнен проект по комплектной ТП с учетом разработанных совместно с заказчиком решений по внутреннему электроснабжению.

Проект по ТП на стадии С (строит. проект) согласован в РЭС, филиалах Энергонадзор и Энергосбыт и передан заказчику.

Прошло время, закончен и проект по внутрянке, в результате чего уточнены нагрузки по каждому ВРУ.

К тому же изначально расчетные коэффициенты мощности (cos) всех ВРУ были завышены (особенности расчета нагрузок по РТМ – в расчете Qр для питающих сетей не фигурирует коэффициент Кр, см. п. 3.2.8, что завышает cos) – вместо первоначальных 0,94 получилось 0,84 (пример для одного ВРУ). Соответственно выпросли расчетные токи, в связи с чем пришлось корректировать уставки АВ-0,4 кВ на КТП. Внес изменения, поехал на согласование корректировок по всем инстанциям. Дошел до Энергонадзора.

Начинаю объяснять инспектору, что по результатам выполнения проекта по внутреннему электроснабжению предприятия требуется поднять уставки на АВ в РУ-0,4кВ КТП. Показываю в качестве примера:

— «Рассмотрим ВРУ-5, у которого изначально предусмотрена уставка аппарата на вводе (ВА88-37+МР211) — 320А, при этом уставка автомата на питающем фидере от ТП к ВРУ-5 — тоже 320 А (Eaton NZM3). Не хорошо, не обеспечивается селективность срабатывания автоматов. Для этого я поднял уставку до 400 А».

Инспектор: – «Покажите нормативный документ или дайте на него ссылку, где сказано, что в сетях до 1 кВ уставка АВ на питающем фидере от ТП к ВРУ должна быть больше уставки вводного автомата на вводе этого ВРУ? Я считаю, что они могут быть одинаковыми, а отключится первым тот, у которого чувствительность выше. Докажите обратное».

— «Я руководствуюсь, в первую очередь, логикой. Разрешенную мощности мы не превышаем. При этом если в результате перегрузки питающей линии отключится аппарат защиты в голове линии (на фидере в ТП), то обслуживающему персоналу придется идти в КТП для его включения. А если обслуживаем занимается сторонняя организация, то время на включение значительно увеличивается».

-“Не вижу проблемы. Докажите обратное. Еще вопросы есть?” — таков был ответ инспектора.

И я не смог подтвердить требование селективности ничем, кроме потери времени на включение автомата в КТП.

Какие у вас соображения на этот счет? Где прописаны такие требования?

А еще он сказал, что для вновь проектируемых объектов в РБ коэффициент мощности должен быть не ниже 0,9. А где про это написано, я у него не спросил.

Селективность автоматических выключателей

Давайте разберемся, что такое селективность автоматических выключателей. При перегрузке или коротком замыкании в линии электросети должен сработать автоматический выключатель. При этом нам хочется, чтобы отключилась минимальная часть потребителей, а остальные продолжали работать. При правильно настроенной селективности, должен сработать только автомат аварийной линии, а групповой автомат должен остаться включенным. Таким образом, селективность автоматических выключателей – это такой подбор устройств в одной системе, при котором в случае аварийной ситуации на любом ее участке, отключение производилось одним автоматом, который отвечает только за данный участок, а другие автоматы при этом не срабатывали. Другими словами, селективность — согласование работы установленных последовательно защитных аппаратов таким образом, чтобы в случае перегрузки или короткого замыкания отключалась только та часть установки, в которой возникла неисправность.

Какая может быть селективность при защите, построенной на обычных модульных автоматических выключателях? Мы располагаем выбором номинального тока и характеристики срабатывания: B, C и D. Невелик выбор, но не у всех есть возможность даже этим набором располагать: автоматы типов B и D продаются далеко не во всех магазинах. Еще одна проблема – далеко не везде токи КЗ достигают величины, достаточной для срабатывания автоматов с характеристикой D. Если промышленные автоматы могут иметь фиксированную или регулируемую выдержку времени при срабатывании, то модульные автоматы такой роскоши не позволяют. Рассмотрим типичный пример щитка квартиры или небольшого дома:

Здесь мы видим общий вводной автомат на 25А с характеристикой срабатывания С, две отходящих линии на розетки, защищенных автоматами С16, и одну линию на освещение, защищенную автоматом В10. В зоне перегрузки обычно селективность соблюдается, а вот в зоне короткого замыкания не всё так просто. Ток срабатывания мгновенного расцепителя у автоматов типа В находится в пределах (3÷5)In, а у автоматов типа С в пределах (5÷10)In. Причем заранее неизвестно, какая будет кратность срабатывания у конкретного автомата.

Например, у одного выключателя с характеристикой С она может быть равна 5, у другого из этой же коробки – 8 или 10. Допустим, мгновенный расцепитель АВ0 срабатывает при 5In, АВ1 – при 5In, АВ2 – при 10Inа ток короткого замыкания в точках К2-К4 равен 150А. При замыкании в точке К2 ток будет достаточен для срабатывания как АВ1, так и АВ0, с точкой К4 ситуация аналогичная. Какой из двух автоматов сработает раньше, либо они сработают оба – неизвестно, как получится. При замыкании в точке К3 автомат АВ2 по отсечке вообще не сработает, АВ0 отключится раньше. То есть селективности при коротком замыкании у нас нет вообще.

При токе замыкания 100А ситуация будет получше, потому что мгновенный расцепитель АВ0 при этом токе не будет срабатывать. АВ1 и АВ3 сработают мгновенно, а вот более грубый АВ2 так же, как и АВ0 будет работать в зоне перегрузки. Обратимся к графику. Для АВ0 кратность тока равна 4, время срабатывания от 2 до 6 секунд. Для АВ2 кратность равна 6, время срабатывания от 1 до 3.5 секунд. Тоже есть вероятность того, что АВ0 сработает раньше. Тоже нет полной селективности.

Мы рассмотрели довольно малые токи короткого замыкания, которые обычно бывают в слабых, сильно перегруженных сетях, либо на отдаленных розетках, в удлинителях и т.п. Чаще они имеют более высокие значения, и при этом все автоматы работают в зоне отсечки. И какой из них сработает раньше, какой позже – это как повезет. Хороший вариант – поставить групповой автомат (АВ0 в нашем примере) с небольшой задержкой при срабатывании (полагаю, было бы достаточно 0.1-0.2с), но таких модульных автоматов в нашем ширпотребе нет. Может быть, если есть возможность, имеет смысл АВ0 взять с характеристикой D. А АВ1 и АВ2 подобрать так, чтобы кратность срабатывания была поближе к минимальной. Брать АВ0 более высокого номинала не стоит, так как он не будет уже выполнять функции подстраховки нижестоящих автоматов.

У модульных автоматических выключателей есть еще такой параметр, как класс токоограничения, который фактически отражает быстродействие электромагнитного расцепителя. Казалось бы – чем быстрей, тем лучше, но для селективности имеет смысл поставить групповой автомат с более медленным срабатыванием, чтобы при КЗ на какой-то отходящей линии он не срабатывал вместе с автоматом этой линии. Хотя нет гарантий того, что автомат с меньшим классом токоограничения сработает медленней автомата с более высоким классом. Вряд ли все производители придерживаются единых норм по этому параметру. Но если есть возможность поставить автомат с более высоким классом токоограничения на отходящую линию, то стоит так сделать.

При проектировании рассчитываются токи короткого замыкания в определенных точках электросети. На этих данных строится защита – так, чтобы при коротком замыкании или перегрузке в максимуме случаев срабатывал только один автомат, а именно тот, который расположен ближе всего со стороны источника питания. В домашних условиях такой расчет провести не так уж и сложно, но обычно его не делают, а просто придерживаются такого правила: номинал автомата, находящегося со стороны потребителя, должен быть меньше, чем у автомата, находящегося со стороны источника. Если вы прочитали и ничего не поняли, то могу порекомендовать небольшой видеоролик с ютуба:

Полной селективности на таких автоматах почти никогда не удается добиться, поэтому обычно приходят к какому-то разумному компромиссу. Но производители знают о такой проблеме, и разрабатывают селективные модульные автоматы. Например, ABB уже несколько лет производит селективные модульные автоматические выключатели S750DR номиналом от 0,5 до 63А, внешне очень похожие на обычные автоматы, но с существенными отличиями внутри. В каталоге АВВ приводит следующую схему:

Честно говоря, я ожидал увидеть немного другое. В моем представлении, устройство автомата должно было отличаться от обычного лишь механизмом замедления срабатывания электромагнитного расцепителя. На деле оказалось все сложней. В каждом полюсе автомата S750DR два токовых пути, соответственно и два силовых контакта. При появлении сверхтока в цепи, главный контакт размыкается моментально, но ток через автомат проходит по дополнительному пути, через верхний по схеме контакт. В этой цепи стоит резистор 0.5 Ом. Естественно, он не рассчитан на длительное протекание тока, но доли секунды он выдержит. За это время должен разомкнуться нижестоящий автомат. Если этого не происходит, то быстродействующий селективный тепловой расцепитель разорвет изолирующий контакт и селективный автомат оказывается в отключенном состоянии. Иначе – селективный биметалл остывает и главный контакт автоматически переходит во включенное состояние. Я не знаю, откуда у автомата берутся силы на возврат главного контакта во включенное состояние, но производитель утверждает, что автомат работает именно так. Цена таких автоматов немалая: порядка 4-5 тыс. рублей за полюс. Называются автоматы S751DR, S752DR, S753DR, S754DR, где последняя цифра означает количество полюсов.

Также на отечественном рынке предлагаются модульные селективные автоматы от Hager. Например, вот такая модель Hager HTS350E. 3 полюса, 50А, характеристика Е. Стоит порядка 28 тыс. рублей.

Токоограничивающая селективность

В селективных автоматических выключателях реализована токоограничивающая селективность. Она обеспечивается за счёт конструктивных особенностей аппарата: резистора сопротивлением 0,5 Ом и способности устройства быстро размыкать контакты в случае появления к.з. (примерно за 1 мс), что приводит к возникновению между ними дуги, которая также представляет собой сопротивление. При этом осуществляется резервная защита автоматического выключателя со стороны нагрузки, что позволяет минимизировать воздействие аварии на всю установку и сети питания.

Читайте также:  Расчет вводного автомата по мощности

Благодаря токоограничивающей селективности можно выбирать нижестоящий автоматический выключатель с предельной отключающей способностью ниже, чем ожидаемый ток короткого замыкания. «В случае аварии вышестоящий селективный аппарат ограничит сверхтоки введением сопротивления дуги в цепь к.з. Устройство снизит протекающий ток и поможет нижестоящему модульному устройству отключить повреждение, – поясняет Павел Томашёв(АББ). — Таким образом, за счёт дополнительного токоограничения вышестоящего аппарата серии S750DRотключающая способность нижестоящего автоматического выключателя увеличивается».

Рис. 3. Поддержка следующих за S 750 DR
автоматических выключателей при коротком замыкании

Как показано на рис. 3, независимо от номинального тока аппарата S 750 DR при коротком замыкании значительно снижаются ток к.з. и удельная пропускаемая энергия.

Инженеры-проектировщики систем электроснабжения уже успели оценить новую разработку. По словам специалистов, серия S750DR значительно упрощает процесс разработки технической документации, так как отпадает необходимость в использовании таблиц селективности и специальных программ подбора оборудования. Удобна новая разработка и с точки зрения эксплуатации – аппарат оснащён встроенной блокировочной панелью. Она позволяет фиксировать положение рычага управления, что исключает возможность доступа посторонних лиц к управлению устройством. Блокировка не влияет на защитные свойства аппарата: расцепитель сработает и предотвратит неполадки в сети, несмотря на фиксацию рычага во включённом положении.

Проектирование селективной установки — задача сложная и трудоёмкая. Подходить к её выполнению нужно ответственно: любая ошибка чревата авариями, которые могут повлечь за собой тяжёлые последствия для персонала и оборудования. Именно поэтому селективность должна обеспечиваться на разных уровнях. Современное оборудование позволяет добиться полной координации работы электрических аппаратов.

1«Чистыми» сетями называют сети электроснабжения компьютеров и другой офисной техники, чувствительной к скачкам напряжения.

2Подробнее о различных технологиях обеспечения селективности в сетях электроснабжения можно прочитать по ссылке.

Селективность между модульными автоматическими выключателями

Что общего у крупного центра обработки данных и небольшой серверной, у морской нефтяной платформы и энергодиспетчерского пункта на железной дороге, у городской поликлиники и банка? Все эти объекты относятся к потребителям I и особой категории электроснабжения и поэтому должны отвечать самым высоким требованиям к уровню электрической стабильности.
Достичь бесперебойной и качественной работы энергоустановок информационных систем, сервисов безопасности и контроля доступа и пр. можно только при условии реализации полной селективности на всех уровнях распределения. Данное утверждение в особенности касается модульных автоматических выключателей в низковольтных распределительных щитах.

Глоссарий специалиста

Селективность согласование работы установленных последовательно защитных аппаратов, таким образом, чтобы в случае перегрузки или короткого замыкания (к.з.) отключалась только та часть установки, где возникла неисправность.

Полная селективность — обеспечивается в случае, когда при последовательном соединении двух автоматических выключателей оборудование со стороны нагрузки (потребителя) осуществляет защиту без срабатывания устройства со стороны питания.

Частичная селективность — отличается от полной тем, что оборудование со стороны нагрузки осуществляет защиту без срабатывания устройства со стороны питания лишь до определённого уровня сверхтока Is (предельный ток селективности).

Зона перегрузки — диапазон значений тока, в котором за срабатывание отвечает тепловой расцепитель (биметаллическая пластина). Представляет собой обратнозависимую характеристику.

Зона короткого замыкания — диапазон значений тока, в котором за срабатывание отвечает электромагнитный расцепитель. Обеспечивает практически мгновенное срабатывание.


Рис. 1. Зона перегрузки и зона короткого замыкания

Полная селективность между модульными автоматическими выключателями

Как правило, специалисты решают задачу согласования рабочих характеристик модульных автоматических выключателей со стороны питания и нагрузки, используя токовый метод. Он основан на выборе аппаратов защиты с разными уставками по току, причём более высокие значения должно иметь оборудование на стороне питания. Для подбора автоматических выключателей используются таблицы селективности и специальное программное обеспечение. Но даже такая тщательная проработка схемы позволяет добиться лишь частичной координации рабочих характеристик модульных автоматических выключателей. Полная селективность обеспечивается только в распределительных боксах, где расчётные токи к.з. небольшие, что на самом деле редкость. Как правило, даже в квартирных щитах достигается лишь частичная селективность. Рассмотрим такой пример – в электрическом шкафу установлены автоматические выключатели с характеристикой С. Номинальный ток вводного аппарата – 32А, устройства на отходящей линии – 16А. Нижняя граница зоны срабатывания вводного автомата 5In=5·32=160А. Она же является и верхней границей срабатывания для нижестоящего автомата. 1 Очевидно, что в данном случае полная селективность не обеспечивается.

Часто задача согласованной работы автоматических выключателей со стороны нагрузки и питания во всём диапазоне сверхтоков остаётся нерешённой, что приводит к авариям. «Не так давно в одном крупном банке из-за чайника, случайно включённого в розетку «чистых» сетей 1 , и отсутствия полной селективности в распределительных шкафах были обесточены все компьютеры на этаже, что привело к потере полугодового отчёта», — рассказывает Алексей Азаров, начальник отдела электрических сетей и систем компании «ЭкоПрог».

До недавнего времени полную селективность можно было реализовать, установив в качестве вводного устройства в распределительном щите вместо модульного автоматического выключателя аппарат в литом корпусе. Для указанного оборудования возможны такие способы координации рабочих характеристик, как временной, энергетический и зонный 2 . Но данное решение не всегда целесообразно, так как оно приводит к таким последствиям, как:

  • удорожание проекта;
  • увеличение занимаемых распределительными шкафами площадей – аппараты в литом корпусе и воздушные автоматические выключатели по своим габаритам значительно превосходят модульное оборудование;
  • сложности в установке и эксплуатации (аппараты в литом корпусе оснащаются электронными расцепителями, которые нуждаются в настройке).

«Заменить модульные автоматические выключатели на аппараты защиты другого типа для инженера означает пожертвовать компактностью и единообразием технических решений, а это не всегда возможно, — утверждает Павел Томашёв, инженер по группе изделий компании АББ, лидера в производстве силового оборудования и технологий для электроэнергетики и автоматизации. — Специально для того, чтобы решить проблему обеспечения полной координации между модульными аппаратами защиты, наша компания разработала новый селективный автоматический выключатель серии S750DR. Данное устройство – новинка для нашей страны. Оно представляет решение для достижения согласованности рабочих характеристик, при котором невозможно одновременное отключение вышестоящего и нижестоящего аппаратов. В данном модульном автоматическом выключателе реализован дополнительный токовый путь, благодаря которому обеспечивается задержка срабатывания по времени. Линейка автоматических выключателей S750DR включает в себя аппараты от 0,5 до 63А».

Селективный модульный автоматический выключатель обеспечивает координацию рабочих характеристик аппаратов защиты независимо от напряжения сети. Такой аппарат защиты не требует дополнительного питания для замыкания/размыкания контактов и для выполнения защитной функции, поскольку устройство является электромеханическим.

Принцип действия селективного модульного автоматического выключателя


Рис. 2. Схема внутреннего устройства селективного автоматического выключателя

Рассмотрим схему внутреннего устройства селективного модульного автоматического выключателя, представленную на рис. 1. На иллюстрации видны два токовых пути. Один из них — основной, состоит из тех же элементов, что и в обычном автоматическом выключателе: электромагнитной катушки (мгновенный расцепитель), биметаллической пластины (расцепитель перегрузки) и блока основных контактов. Второй — токовый путь, реализованный в аппаратах S750DR, получил название дополнительного. Он состоит из изолирующих контактов, селективного биметалла и резистора.

Ознакомимся с принципом действия селективного модульного автоматического выключателя на практике. В системе, где в качестве вводного устройства используется селективный модульный автоматический выключатель, а в качестве нижестоящего аппарата – обычный автомат, короткое замыкание может произойти в линии нагрузки или между вводным и отходящим устройствами.

1. Короткое замыкание в линии нагрузки

В момент аварии сработают расцепители аппарата со стороны нагрузки и основного токового пути автоматического выключателя со стороны питания. Однако при этом ток продолжит протекать по дополнительному контуру вводного устройства. Так как аппарат со стороны нагрузки сработал (например, время срабатывания автомата S200 от АББ около 5-8 мс) и отключил повреждённый участок цепи, пружина снова замкнёт блок контактов в основном пути селективного автоматического выключателя. Таким образом, обеспечивается непрерывное протекание тока и бесперебойность питания нагрузок.

2. Короткое замыкание между вводным и отходящим аппаратами защиты

В момент аварии так же, как и в предыдущем варианте, размыкаются контакты селективного аппарата. Далее, поскольку авария не устранена, селективный биметалл с небольшой задержкой по времени размыкает контакты в дополнительном токовом пути и блокирует пружину. Разомкнутыми остаются и основной, и вторичный контур, что и обеспечивает защиту от к.з.

Токоограничивающая селективность

В селективных автоматических выключателях реализована токоограничивающая селективность. Она обеспечивается за счёт конструктивных особенностей аппарата: резистора сопротивлением 0,5 Ом и способности устройства быстро размыкать контакты в случае появления к.з. (примерно за 1 мс), что приводит к возникновению между ними дуги, которая также представляет собой сопротивление. При этом осуществляется резервная защита автоматического выключателя со стороны нагрузки, что позволяет минимизировать воздействие аварии на всю установку и сети питания.

Благодаря токоограничивающей селективности можно выбирать нижестоящий автоматический выключатель с предельной отключающей способностью ниже, чем ожидаемый ток короткого замыкания. «В случае аварии вышестоящий селективный аппарат ограничит сверхтоки введением сопротивления дуги в цепь к.з. Устройство снизит протекающий ток и поможет нижестоящему модульному устройству отключить повреждение, – поясняет Павел Томашёв (АББ). — Таким образом, за счёт дополнительного токоограничения вышестоящего аппарата серии S750DR отключающая способность нижестоящего автоматического выключателя увеличивается».

Рис. 3. Поддержка следующих за S 750 DR
автоматических выключателей при коротком замыкании

Как показано на рис. 3, независимо от номинального тока аппарата S 750 DR при коротком замыкании значительно снижаются ток к.з. и удельная пропускаемая энергия.

Инженеры-проектировщики систем электроснабжения уже успели оценить новую разработку. По словам специалистов, серия S750DR значительно упрощает процесс разработки технической документации, так как отпадает необходимость в использовании таблиц селективности и специальных программ подбора оборудования. Удобна новая разработка и с точки зрения эксплуатации – аппарат оснащён встроенной блокировочной панелью. Она позволяет фиксировать положение рычага управления, что исключает возможность доступа посторонних лиц к управлению устройством. Блокировка не влияет на защитные свойства аппарата: расцепитель сработает и предотвратит неполадки в сети, несмотря на фиксацию рычага во включённом положении.

Проектирование селективной установки — задача сложная и трудоёмкая. Подходить к её выполнению нужно ответственно: любая ошибка чревата авариями, которые могут повлечь за собой тяжёлые последствия для персонала и оборудования. Именно поэтому селективность должна обеспечиваться на разных уровнях. Современное оборудование позволяет добиться полной координации работы электрических аппаратов.

1 «Чистыми» сетями называют сети электроснабжения компьютеров и другой офисной техники, чувствительной к скачкам напряжения.

2 Подробнее о различных технологиях обеспечения селективности в сетях электроснабжения можно прочитать по ссылке.

Читайте далее:
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector