Селективность защиты: Селективность защиты электрической сети — что это такое? – защита электрической сети, карта селективности — groupnk.ru — Группа НК — комплексные поставки электрооборудования в Москве и регионах

Содержание

Селективность защиты электрической сети — что это такое?

Селективность в электрике и энергетике является наиважнейшим понятием, поскольку ее главной функцией была, будет и остается защита электрических приборов от выхода из строя, вследствие каких-либо нарушений в работе электроустановок. Именно благодаря этой защитной функции сохраняется продолжительность жизни аппаратов и приборов, что позволяет работать электрооборудованию дольше и надежнее. В этой статье мы постараемся разобраться, что такое селективность защиты электрической сети и какой у нее принцип действия.

Что это такое?

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

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

Основные функции

Итак, основными функциями селективной защиты являются:

обеспечение безопасности электроприборов и сотрудников;
мгновенное определение и отключение зоны питания, в которой произошла поломка, без других отключений, которые прекратят подачу электроэнергии в местах стабильной работы техники;

снижение влияния негативных последствий на остальные части электромеханизмов;
уменьшение нагрузки на составные установки и предотвращение поломок в неисправной зоне;
обеспечение максимально возможного непрерывного электроснабжения высокого качества;
обеспечение беспрерывности рабочего процесса;
обеспечение квалифицированной поддержки в том случае, если сама защита, отвечающая за размыкание, придет в неисправность;
поддержка оптимального функционирования установки;
обеспечение простоты в эксплуатации и экономической эффективности.

Виды селективной защиты

Селективность защитной аппаратуры разделяется на следующие виды:

Полная. Задействовано два аппарата с последовательным подключением, при воздействии сверхтоков срабатывает защита только одного, который находится ближе к зоне неисправности.

Частичная. Подобна полной, но защита действует только до определенного показателя сверхтока.
Временная. В цепь включается несколько автоматов с одинаковыми токовыми характеристиками, но разной выдержкой по времени. В результате от самого ближнего к неисправности, до самого отдаленного автоматического выключателя, аппараты друг друга страхуют (например, самый ближний сработает через 0,02 с, следующий через 0,5 с, ну и последний через 1 с, если остальные 2 не сработают).
Токовая. Если говорить грубо, то принцип действия токовой селективности защит аналогичен временной, но только выдержка происходит не по времени, а по величине тока. К примеру, автоматические выключатели устанавливаются на вводе 25А, далее 16А, а потом 10А. При этом время отключения у них может быть одинаковое.
Времятоковая. Кроме реакции механизмов защиты на ток, также определяется время этой реакции.

Зонная. При выявлении нарушения порога тока срабатывание установки позволяет точно определить неисправную зону и отключить подачу электричества только в ней.
Энергетическая. Все процессы по предотвращению поломки происходят в литом корпусе автоматического выключателя. Отключение происходит за такой малый срок, что отметка максимального значения тока не достигает своего результата.

Также селективность защиты может быть абсолютной и относительной. В первом случае отключается только поврежденный участок цепи. По такому принципу работают предохранители, установленные в электроприборах. Относительная селективность защищает не только «свой участок», но и соседний, если в нем не отработала абсолютная селективная защита.

Карта селективности

Обязательно необходимо упомянуть о карте селективности, которая будет вам необходима «как воздух» для максимальной токовой защиты. Сама карта представляет собой определенную схему, построенную в осях, где отображаются все совокупности времятоковых характеристик установленных аппаратов. Пример предоставлен ниже:

Мы уже говорили, что все защитные аппараты должны быть подключены по-очереди друг за другом. И на карте отображают характеристики именно этих приборов. Главными правилами при чертежах карт являются: установки защит должны исходить от одного напряжения; масштаб необходимо выбирать с расчетом того, что будет видны все граничные точки; необходимо указать не только защитные свойства, но и максимальные и минимальные показатели коротких замыканий в расчетных точках схемы.

Стоит отметить, что в сегодняшней практике крепко закрепилось отсутствие карт селективности в проектах, особенно при небольших напряжениях. И это нарушение всех норм проектирования, которое в итоге и является результатом отключения электричества у потребителей.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:

Теперь вы знаете, что такое селективность защиты электрической сети и для чего она нужна. Если есть вопросы, можете задавать их на нашем форуме для электриков.

Будет интересно прочитать:

Понятие (карта) селективности в электрических сетях: функции и виды защиты

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.
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.

Принцип логики в радиальной сети
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
Селективность защиты — основные принципы и виды
Электрическая сеть состоит из множества цепей. Каждая из них включает те или иные элементы с соответствующими функциями, соединённые между собой и нейтралью с определённым способом заземления. Для того чтобы эта сеть работала наиболее эффективно необходимо создавать надёжную изоляцию аварийных участков сети оставляя остальные электрические цепи нормально функционирующими.
Селективность защиты или иначе избирательность защиты является таким принципом работы, при котором аварийные электрические цепи отключаются максимально быстро, а остальные продолжают работать без какого-либо влияния произошедшего отключения. Различают такие разновидности селективности:
временную. Работает в сети с установленными защитными устройствами максимального тока. Выдержка времени срабатывания устанавливается прямо пропорционально удалённости места расположения реле максимального тока от источника питания.
По току. За основу берётся обратно пропорциональная зависимость тока срабатывания защитного устройства от удалённости места его установки от источника питания.
Логическую. Этот вид избирательности применяется для улучшения селективности по времени. Его целью является минимизация сроков ремонта в повреждённой электрической цепи.
Направленную. Применяется в сети с разветвлением аварийного тока при наличии в ней максимальной направленной токовой защиты.
Дифференциальную. Защитное устройство сравнивает величины тока в начале и конце защищаемой электрической цепи.
комбинированную. Использует ту или иную комбинацию селективностей применительно к структуре электрической цепи и задачами, поставленными перед системой защиты этой цепи.
Селективность по времени
Область применения – радиальные сети. Отсчёт времени установленной выдержки начинается при превышении тока срабатывания реле. Обязательным условием является согласование пороговых значений срабатывания токовых реле. Возможны два типа схем избирательности по времени в зависимости от того, какой тип временной выдержки используется.
Независимая выдержка времени реле.
Зависимая выдержка времени реле.
В радиальной сети имеющей уровни защиты А, В и С при коротком замыкании каждое из защитных устройств на своём уровне фиксирует его (изображение слева). Но для каждой из них установлена своя выдержка времени. При этом уровень D должен отключаться первым, затем может отключиться уровень С, потом В и в последнюю очередь уровень А. Но если с отключением уровня D проблема исчезла, защитные устройства предыдущих уровней переходят в режим ожидания. Интервал селективности определяется разностью между временами отключения защитных устройств соседних уровней и включает в себя несколько временных составляющих, изображённых ниже:
Простое устройство и наличие резервирования срабатыванием на каждом уровне являются преимуществами временной избирательности.
Селективность по току
Этот вид селективной защиты устанавливается в каждой электрической цепи в её начале. Если в электрической сети, состоящей из этих цепей, происходит короткое замыкание, ток увеличивается соответственно её импедансу. При этом индуктивность ограничивает скорость нарастания тока и существует некоторая минимальная величина его. Эта величина и является порогом срабатывания защиты.
При этом защитные устройства могут сработать и при несколько меньших значениях силы тока, если это необходимо. Но величина тока срабатывания должна находиться в диапазоне значений силы тока, которое будет больше чем при коротком замыкании за пределами области покрытия защиты. Пример токовой защиты цепи с трансформатором, подключенным между кабельными линиями электропередачи, показан на изображении ниже:
Преимуществом избирательности по току является возможность реагирования только на повреждения внутри защищаемой области и в привязке к потребителю, исключая аварии вне защищаемой области. Отличается быстротой срабатывания, небольшой стоимостью и схемотехнической простотой. В этом её преимущество. Недостатком является сложность настройки избирательности последовательно установленных устройств защиты при их расположении в соседних областях из-за похожести параметров процессов, определяемых аварийными ситуациями.
Принцип логики
При этой разновидности селективности в сетях организован обмен данными между включенными последовательно устройствами защиты с большим числом порогов избирательности. Поэтому становится возможным «на лету» изменять задержки времён срабатывания каждой из защит. В результате срабатывают именно те защитные устройства, которые находятся вблизи источников питания. А те, что ближе к потребителю – не включаются. Поэтому становится возможным сделать оптимальный выбор для выключателя, который отключит аварийный ток, как показано на изображении ниже:
Преимуществом логической селективности является возможность регулировки временных установок срабатывания реле по каскадно на любом уровне не зависимо от их числа. При этом можно сделать выбор оптимальной установки срабатывания реле, как со стороны источника питания, так и со стороны потребителя. Недостатком является сложность построения протяжённой многоуровневой защиты с необходимостью введения дополнительных цепей для обмена данными. Наибольшее распространение эта избирательность получила в схемах сетей с радиальными цепями и средними величинами напряжения.
Принцип направленности
Защитные устройства отрабатывают в последовательности, определяемой направлением тока. Вектор напряжения задаёт некоторую точку. Относительно неё вектор тока имеет фазовый сдвиг. Причём реле реагирует на оба параметра – ток и напряжение. Защищаемая сеть должна быть приспособлена к расположению как области с отключениями, так и области, в которой отключение не выполняется, как показано на изображении ниже:
Если короткое замыкание произошло в 1-й точке, защитное устройство D1 и управляемый им выключатель сработают. Отключение будет выполнено. Никакие иные защитные устройства при этом срабатывать не будут. При коротком замыкании в точке 2, срабатывания обеих защит и выключателей не происходит. Сборные шины должны иметь отдельную защиту, как показано на изображении слева:
Преимуществом является простота устройства защиты. Недостаток – наличие дополнительных элементов – трансформаторов напряжения. Они нужны для определения направления тока.
Принцип дифференцирования
Эта разновидность селективности характерна для электрических цепей с мощными агрегатами, такими как:
электродвигатели;
преобразователи напряжения;
электрогенераторы;
кабельные сети;
шины сборные.
Фазовые и амплитудные отклонения величин токов в точках А и В воспринимаются как авария. При этом аварийные события за пределами участка АВ не воспринимаются. Защита срабатывает если ток IA больше чем ток IB. Но при этом должны использоваться специальные трансформаторы тока, которые позволяют отстроить защиту от ненужных процессов, влияющих на срабатывание защиты, таких как:
ток намагничивания трансформатора;
насыщение токовых датчиков и возникающий при этом ток погрешности;
ёмкостная составляющая тока линии электропередачи.
Применение находят две схемы соответственно выбранному методу поддержания устойчивости работы защиты:
Преимуществами являются:
хорошая чувствительность;
большая скорость отключения в зоне защиты.
Недостатки:
дороговизна;
высокие требования к персоналу, допущенному к эксплуатации защиты ввиду её сложности;
требует установку максимальной токовой защиты на случай аварии.
Комбинированная селективность
Эта разновидность селективности основана на комбинациях избирательности составляющих её компонентов описанных выше. Эти комбинации позволяют существенно улучшить:
общую избирательность;
резервирование или аварийный режим.
Варианты использования на практике данного вида избирательности перечислены далее:
по току + временная;
логическая + временная;
временная + направленная;
логическая + направленная;
направленная + временная.

Селективность защиты электрической сети (принцип работы)
В электрике и энергетической отрасли селективность относится к важнейшим понятиям, так как основное ее назначение — защита от выхода из строя электроприборов по причине каких-либо неисправностей при функционировании электроустановок. Благодаря такой функции продляется срок службы приборов, повышается надежность их работы.
Что такое селективность?
Понимание селективности представляет собой отлаженное функционирование и механизм защиты определенного оборудования, состоящего из последовательно соединенных элементов. К подобным устройствам часто относятся разнообразные типы УЗО, дифавтоматов, предохранителей. Итог их работы — недопущение перегорания электрических механизмов при возникновении каких-либо предпосылок для этого. Читайте также статью ⇒ Принцип селективности для выбора автоматических выключателей и УЗО.
Схема совместной селективной работы УЗО и автоматических выключателей в щитке
Основным преимуществом такой системы можно назвать возможность отключения только неисправных участков, при которой оставшаяся часть системы продолжает работать.
Совет №1: Единственным необходимым условием в таком случае является согласованность между собой всех имеющихся устройств.
Функции селективности
К основным функциям селективности относятся:
обеспечение условий безопасности электрооборудования и работающих с ним сотрудников;
мгновенное выявление и отключение от питания зон, в которых возникла неисправность без отключения подачи питания в зоны исправной работы электротехники;
минимизация влияния отрицательных последствий неисправности на работающие в нормальном режиме части оборудования;
снижение нагрузки на состоящие из нескольких частей установки, предотвращение возникновения повреждений в аварийной части системы;
гарантирование максимально продолжительного электроснабжения требуемого качества;
обеспечение непрерывности выполнения процесса функционирования;
выполнение необходимого уровня поддержки при неисправности защиты, работающей на размыкание;
выполнение поддержки наиболее приемлемого режима работы агрегатов;
обеспечение рационального и простого использования, экономически рациональной работы установок.
Виды защиты
Временная
В цепь подключается ряда автоматов, обладающих различной выдержкой по времени, но идентичными токовыми параметрами. В итоге приборы подстраховывают один другого от ближайшего к неисправной зоне до наиболее удаленного устройства. К примеру, сработка ближайшего произойдет спустя 0,02 с, последующего — через 0,5 с, последнего, если не произойдет сработки предыдущих- спустя 1 с.
Принципиальная схема для выбора автоматических выключателей и УЗО по времени срабатывания
Про типы УЗО и его подключение подробно описано в статьях:
По току
Принцип работы такого типа селективности одинаков с предыдущим, за исключением выдержки, происходящей по значению тока, а не по скорости сработки. Например, выключатели установлены на вводе 25А, затем на 16А, а после — на 10А. Срок сработки у всех приборов может быть равным.
Принципиальна схема подбора автоматических выключателей и УЗО по току срабатывания
По зонам
При определении нарушения диапазона тока сработка прибора позволяет с наиболее возможной точностью выявить аварийную зону и прекратить ее питание.
Принцип логики
Такой тип селективности в сети организуется обмен данными между подключенными к сети по последовательной схеме защитными приборами со значительным количеством порогов избирательности. При этом появляется возможность изменения задержки срока срабатывания любой из защит.
Принцип действия схемы логической селективности позволяет выбрать требуемый отключающий автомат
В итоге происходит сработка именно тех защитных приборов, которые располагаются близко от поставщиков электропитания, а близкие к оборудованию не подключаются. Это позволяет сделать выбор в пользу автомата, отключающего подачу аварийного тока.
По направленности
Включение приборов защиты осуществляется по очереди, формируемой направленностью тока. С помощью вектора напряжения задается некая точка, по отношению к которой сам вектор обладает фазовым сдвигом. Реле при этом реагирует и на напряжение, и на поступающий ток. Подлежащая защите цепь приспосабливается к размещению как в отключаемой зоне, так и на участке, на котором не производится отключение.
Включение устройств УЗО и выключателей, реализуемое по принципу направленности селективной защиты
При возникновении короткого замыкания в точке 1 устройство защиты D1 и выключатель, управляющийся им, среагируют, и будет произведено отключение. Сработки других приборов в этом случае не осуществится.
При возникновении короткого замыкания во 2-й точке обе защиты и выключатель не сработают.
Совет №2: Сборные шины оснащаются индивидуальной защитой.
Преимуществом такой схемы можно назвать простоту устройства. К недостатку следует отнести необходимость установки вспомогательного оборудования — трансформаторов напряжения, требующихся для выявления направленности тока.
По принципу дифференцирования
Такой тип селективности свойственен цепям с подключением мощных потребителей.
Отступления параметров токов по фазе и амплитуде в пунктах А и В будут определяться как аварийные. При нештатном событии за границами зоны АВ не фиксируются. Защита сработает при условии превышения величиной тока IA величины тока IB. Для реализации такого принципа требуется установка трансформаторов тока особых типов, позволяющих выстроить надежную защиту от процессов, оказывающих воздействие на сработку приборов:
намагничивающего тока трансформатора;
насыщения датчиков тока и образующегося тока погрешности;
емкостного элемента тока ЛЭП.
Принцип селективной дифференциальной защиты при подключении оборудования со значительной мощностью
Преимуществами такого метода являются:
высокий уровень чувствительности;
высокая скорость отключения в защищаемой зоне.
К минусам относятся:
немалая стоимость;
повышенные требования к сотрудникам, получивших доступ к работе с защитой;
необходимость обустройства наибольшей токовой защиты при возникновении нештатных событий.
Комбинированная селективность
Этот вид основывается на комбинировании селективности компонентов, входящих в ее состав. Такие комбинации позволяют выполнить значительные улучшения:
суммарной селективности;
аварийного режима либо резервирования.
Варианты применения комбинированной селективности:
по времени и току;
логическая плюс временная;
направленная и логическая;
направленная с временной;
временная совместно с направленной.
Карта селективности
Нельзя не упомянуть и селективной карте, требующейся для обеспечения максимальной токовой защиты. Карта выглядит как построенная в осях схема, на которой показаны все совокупности времятоковых характеристик поставленных автоматов.
На карте селективности отображаются времятоковые характеристики установленных и подключенных защитных автоматов
Как уже было указано выше, каждый из приборов защиты должен подключаться поочередно.
Основные правила для построения карт:
защитные приборы должны исходить от одного напряжения;
масштаб подбирается с учетом видимости всех граничных точек;
должны указываться наименьшие и наибольшие показатели коротких замыканий во всех расчетных точках.
Селективные автоматы
Рассмотрим работу селективной защиты на примере автомата АВВ S750DR, в которых обеспечивается селективность автоматов за счет наличия дополнительного токового пути, не размыкающегося после сработки главного контакта при коротком замыкании.
При выключении расположенной ниже аварийной зоны селективной клеммой создается задержка по времени сработки. Основная клемма селективного автомата при этом под действием пружины возвращается в исходное положение. При продолжении поступления сверхтока тепловая защита и в главной, и во вспомогательной цепях отключается. Селективная пластина при этом продолжает препятствовать механизму размыкания — пружина не может обратно изолировать основную клемму.
Ограничение автомата по току обеспечивается наличием селективного резистора на 0,5 Ом и значительного дугового сопротивления внутри самого устройства.
Релейная защита
К релейной защите, отключающей цепь при повреждениях, предъявляются такие требования:
селективность;
скорость реагирования;
чувствительность;
надежность.
Селективность можно назвать главным условием, обеспечивающим бесперебойность и непрерывность питания электрооборудования при наличии запасного источника.
Использование выключателей и реле с высокой скоростью реагирования исключается нарушение динамической устойчивости функционирующих параллельно синхронных агрегатов. Так устраняется основная причина самых тяжелых системных аварий с точки зрения непрерывной работы потребителей.
Релейная защита также должна обладать достаточной чувствительностью к повреждениям и нештатным режимам функционирования, возникающих на подлежащих защите элементах системы. Соответствия требованию необходимого уровня чувствительности во вновь создаваемых современных электросетях добиться очень сложно.
Требование надежности предъявляется в связи с тем, что защита сети должна безотказно и корректно функционировать и отключать оборудование при любом его повреждении и возникновении нарушений, препятствующих нормальному рабочему режиму.
Оцените качество статьи:
Что такое селективность защиты электрической сети
В электрике и энергетической отрасли селективность относится к важнейшим понятиям, так как основное ее назначение — защита от выхода из строя электроприборов по причине каких-либо неисправностей при функционировании электроустановок. Благодаря такой функции продляется срок службы приборов, повышается надежность их работы.
Что такое селективность?
Понимание селективности представляет собой отлаженное функционирование и механизм защиты определенного оборудования, состоящего из последовательно соединенных элементов. К подобным устройствам часто относятся разнообразные типы УЗО, дифавтоматов, предохранителей. Итог их работы — недопущение перегорания электрических механизмов при возникновении каких-либо предпосылок для этого. Читайте также статью ⇒ Принцип селективности для выбора автоматических выключателей и УЗО.
Схема совместной селективной работы УЗО и автоматических выключателей в щитке
Основным преимуществом такой системы можно назвать возможность отключения только неисправных участков, при которой оставшаяся часть системы продолжает работать.
Совет №1: Единственным необходимым условием в таком случае является согласованность между собой всех имеющихся устройств.
Функции селективности
К основным функциям селективности относятся:
обеспечение условий безопасности электрооборудования и работающих с ним сотрудников;
мгновенное выявление и отключение от питания зон, в которых возникла неисправность без отключения подачи питания в зоны исправной работы электротехники;
минимизация влияния отрицательных последствий неисправности на работающие в нормальном режиме части оборудования;
снижение нагрузки на состоящие из нескольких частей установки, предотвращение возникновения повреждений в аварийной части системы;
гарантирование максимально продолжительного электроснабжения требуемого качества;
обеспечение непрерывности выполнения процесса функционирования;
выполнение необходимого уровня поддержки при неисправности защиты, работающей на размыкание;
выполнение поддержки наиболее приемлемого режима работы агрегатов;
обеспечение рационального и простого использования, экономически рациональной работы установок.
Виды защиты
Временная
В цепь подключается ряда автоматов, обладающих различной выдержкой по времени, но идентичными токовыми параметрами. В итоге приборы подстраховывают один другого от ближайшего к неисправной зоне до наиболее удаленного устройства. К примеру, сработка ближайшего произойдет спустя 0,02 с, последующего — через 0,5 с, последнего, если не произойдет сработки предыдущих- спустя 1 с.
Принципиальная схема для выбора автоматических выключателей и УЗО по времени срабатывания
Про типы УЗО и его подключение подробно описано в статьях:
По току
Принцип работы такого типа селективности одинаков с предыдущим, за исключением выдержки, происходящей по значению тока, а не по скорости сработки. Например, выключатели установлены на вводе 25А, затем на 16А, а после — на 10А. Срок сработки у всех приборов может быть равным.
Принципиальна схема подбора автоматических выключателей и УЗО по току срабатывания
По зонам
При определении нарушения диапазона тока сработка прибора позволяет с наиболее возможной точностью выявить аварийную зону и прекратить ее питание.
Принцип логики
Такой тип селективности в сети организуется обмен данными между подключенными к сети по последовательной схеме защитными приборами со значительным количеством порогов избирательности. При этом появляется возможность изменения задержки срока срабатывания любой из защит.
Принцип действия схемы логической селективности позволяет выбрать требуемый отключающий автомат
В итоге происходит сработка именно тех защитных приборов, которые располагаются близко от поставщиков электропитания, а близкие к оборудованию не подключаются. Это позволяет сделать выбор в пользу автомата, отключающего подачу аварийного тока.
По направленности
Включение приборов защиты осуществляется по очереди, формируемой направленностью тока. С помощью вектора напряжения задается некая точка, по отношению к которой сам вектор обладает фазовым сдвигом. Реле при этом реагирует и на напряжение, и на поступающий ток. Подлежащая защите цепь приспосабливается к размещению как в отключаемой зоне, так и на участке, на котором не производится отключение.
Включение устройств УЗО и выключателей, реализуемое по принципу направленности селективной защиты
При возникновении короткого замыкания в точке 1 устройство защиты D1 и выключатель, управляющийся им, среагируют, и будет произведено отключение. Сработки других приборов в этом случае не осуществится.
При возникновении короткого замыкания во 2-й точке обе защиты и выключатель не сработают.
Совет №2: Сборные шины оснащаются индивидуальной защитой.
Преимуществом такой схемы можно назвать простоту устройства. К недостатку следует отнести необходимость установки вспомогательного оборудования — трансформаторов напряжения, требующихся для выявления направленности тока.
По принципу дифференцирования
Такой тип селективности свойственен цепям с подключением мощных потребителей.
Отступления параметров токов по фазе и амплитуде в пунктах А и В будут определяться как аварийные. При нештатном событии за границами зоны АВ не фиксируются. Защита сработает при условии превышения величиной тока IA величины тока IB. Для реализации такого принципа требуется установка трансформаторов тока особых типов, позволяющих выстроить надежную защиту от процессов, оказывающих воздействие на сработку приборов:
намагничивающего тока трансформатора;
насыщения датчиков тока и образующегося тока погрешности;
емкостного элемента тока ЛЭП.
Принцип селективной дифференциальной защиты при подключении оборудования со значительной мощностью
Преимуществами такого метода являются:
высокий уровень чувствительности;
высокая скорость отключения в защищаемой зоне.
К минусам относятся:
немалая стоимость;
повышенные требования к сотрудникам, получивших доступ к работе с защитой;
необходимость обустройства наибольшей токовой защиты при возникновении нештатных событий.
Комбинированная селективность
Этот вид основывается на комбинировании селективности компонентов, входящих в ее состав. Такие комбинации позволяют выполнить значительные улучшения:
суммарной селективности;
аварийного режима либо резервирования.
Варианты применения комбинированной селективности:
по времени и току;
логическая плюс временная;
направленная и логическая;
направленная с временной;
временная совместно с направленной.
Карта селективности
Нельзя не упомянуть и селективной карте, требующейся для обеспечения максимальной токовой защиты. Карта выглядит как построенная в осях схема, на которой показаны все совокупности времятоковых характеристик поставленных автоматов.
На карте селективности отображаются времятоковые характеристики установленных и подключенных защитных автоматов
Как уже было указано выше, каждый из приборов защиты должен подключаться поочередно.
Основные правила для построения карт:
защитные приборы должны исходить от одного напряжения;
масштаб подбирается с учетом видимости всех граничных точек;
должны указываться наименьшие и наибольшие показатели коротких замыканий во всех расчетных точках.
Селективные автоматы
Рассмотрим работу селективной защиты на примере автомата АВВ S750DR, в которых обеспечивается селективность автоматов за счет наличия дополнительного токового пути, не размыкающегося после сработки главного контакта при коротком замыкании.
При выключении расположенной ниже аварийной зоны селективной клеммой создается задержка по времени сработки. Основная клемма селективного автомата при этом под действием пружины возвращается в исходное положение. При продолжении поступления сверхтока тепловая защита и в главной, и во вспомогательной цепях отключается. Селективная пластина при этом продолжает препятствовать механизму размыкания — пружина не может обратно изолировать основную клемму.
Ограничение автомата по току обеспечивается наличием селективного резистора на 0,5 Ом и значительного дугового сопротивления внутри самого устройства.
Релейная защита
К релейной защите, отключающей цепь при повреждениях, предъявляются такие требования:
селективность;
скорость реагирования;
чувствительность;
надежность.
Селективность можно назвать главным условием, обеспечивающим бесперебойность и непрерывность питания электрооборудования при наличии запасного источника.
Использование выключателей и реле с высокой скоростью реагирования исключается нарушение динамической устойчивости функционирующих параллельно синхронных агрегатов. Так устраняется основная причина самых тяжелых системных аварий с точки зрения непрерывной работы потребителей.
Релейная защита также должна обладать достаточной чувствительностью к повреждениям и нештатным режимам функционирования, возникающих на подлежащих защите элементах системы. Соответствия требованию необходимого уровня чувствительности во вновь создаваемых современных электросетях добиться очень сложно.
Требование надежности предъявляется в связи с тем, что защита сети должна безотказно и корректно функционировать и отключать оборудование при любом его повреждении и возникновении нарушений, препятствующих нормальному рабочему режиму.
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.
Избирательность или селективность автоматических выключателей — ключевой момент в обеспечении надежной работы электрической цепи. Эта функция способствует предупреждению аварийных ситуаций, подымает на более высокую ступень безопасность.
В случае перегрузки линии, короткого замыкания включается в работу защита только линии с повреждением, остальная часть электроустановки остается в рабочем состоянии. Почему так происходит мы детально разберем в этой статье, рассмотрим основные задачи селективной защиты, схемы подключения и их особенности.
Также уделим внимание расчету селективности и правилам создания карты, снабдив материал наглядными схемами, таблицами и фото. И дополним статью подробными объяснениями в видеороликах.
Значение и основные задачи селективной защиты
Безопасная эксплуатация и стабильная работа электроустановок — это те задачи, которые возложены на избирательную защиту. Она мгновенно вычисляет и отсекает поврежденную зону без прекращения подачи питания на исправные участки. Селективность снижает нагрузки на установку, уменьшает последствия КЗ.
При отлаженной работе автоматических выключателей по максимуму удовлетворяются запросы, относительно обеспечения бесперебойного электроснабжения и как следствие, технологического процесса.
Когда автоматическое оборудование, осуществляющее размыкание, в результате КЗ окажется неисправным, благодаря селективности потребители получат нормальное питание.
Правило, утверждающее, что величина тока, проходящего через все распредвыключатели, установленные за вводным автоматом, меньше обозначенного тока последнего, является основой селективной защиты.
В сумме эти номиналы могут быть и больше, но каждый отдельный обязательно хотя бы на шаг ниже вводного. Так, если на вводе установлен 50-амперный автомат, то следующим за ним устанавливают выключатель, с номиналом по току в 40 А.
При помощи рычажка как включают, так и выключают впуск тока на клеммы. К клеммам подводят и фиксируют контакты. Подвижный контакт с пружиной служит для быстрого размыкания, а связь цепи с ним выполнена через неподвижный контакт.
Расцепление, в случае перекрытия током своего порогового значения, происходит за счет нагрева и изгиба биметаллической пластины, а также соленоида.
Токи срабатывания настраивают при помощи регулировочного винта. С целью предотвращения появления электродуги во время размыкания контактов, введен в схему такой элемент, как дугогасительная решетка. Для фиксации корпуса автомата существует защелка.
Избирательность, как особенность релейной защиты — это умение обнаруживать неисправный узел системы и отсекать его от действующей части ЭЭС.
Селективность автоматов — это их свойство работать поочередно. Если этот принцип нарушен, будут греться и автоматические выключатели, и электропроводка.
В результате может возникнуть КЗ на линии, перегорание плавких контактов, изоляции. Все это приведет к выходу из строя электроприборов и пожару.
Допустим, на длинной линии электропередач возникла аварийная ситуация. Согласно главному правилу селективности первым срабатывает автомат ближайший к месту повреждения.
Если в обычной квартире в розетке происходит короткое замыкание, на щитке срабатывать должна защита линии, частью которой эта розетка является. Если этого не произошло, наступает очередь автоматического выключателя на щиток, и только за ним — вводного.
Абсолютная и относительная селективность защиты
Понятие селективности определено ГОСТотм IEC 60947-1-2014. Выделяют два типа селективности — абсолютную и относительную. Если работа защиты скоординирована таким образом, что она срабатывает исключительно внутри защищенной зоны, то это указывает на ее абсолютную селективность.
В этих обстоятельствах максимальный ток селективности становится таким же, как и максимальная отключающая способность расположенного ниже автомата.
Срабатывание в виде резервного, когда не произошло отключение на проблемном участке, называют относительно селективной защитой. При этом происходит отключение выше расположенных выключателей.
В случае превышения заданной величины тока выключателя-автомата, т.е. при отсутствии больших перегрузок, селективная защита действует практически безотказно. Куда труднее добиться этого при коротких замыканиях.
Данные о выпускаемых изделиях предприятия размещают на корпусе прибора и на своих сайтах. Важно правильно читать маркировку автоматов – связки выключателей формируют только по таблицам одного конкретного производителя. Следует учитывать, что группы, устроенные по относительному принципу, обладают большим числом функций.
Чтобы проверить избирательность между автоматом выше- и нижестоящим, находят скрещение вертикали и горизонтали. Обеспечение селективности — очень важная задача при питании потребителей, относящихся к особой категории.
При ее отсутствии может произойти остановка производственного процесса, повреждение линий, отключение систем кондиционирования, дымоудаления и других.
Виды селективных схем подключения
Кроме абсолютной и относительной селективности существует еще 7 видов селективной защиты:
зонная;
времятоковая;
энергетическая;
временная;
полная;
частичная;
токовая.
Для обеспечения требуемой селективности автозащиты электросети с автоматическими выключателями используют разные методы. Но в любом случае важно правильно установить выключатель, следуя выбранной схеме и правилам монтажа.
Вид #1 — полная и частичная защита
Полная защита обозначает, что если последовательно подключена пара автоматов, появление сверхтоков вызывает отключение одного, расположенного вблизи зоны неисправности.
Частичная защита действует по тому же принципу, что и полная, но только после того, как ток достигнет установленной пороговой величины.
Если селективность обеспечена до меньшей из величин тока двух АВ, есть повод говорить о полной селективности между ними. В этом случае предельная величина предполагаемого тока КЗ установки при каких либо обстоятельствах будет равной или меньшей величины тока двух АВ.
Вид #2 — токовый тип селективности
У токовой избирательности основной показатель — предельная токовая отметка. От объекта до ввода значения выстраивают по признаку возрастания. Действие этой избирательности защит основано на той же базе, что и у временной селективности.
Разность только в том, что выдержка делается по значению тока — с приближением точки КЗ к вводу, растут показания тока КЗ. Временной показатель отключения может быть таким же.
Поврежденную из-за КЗ зону определяют посредством уставки срабатывания на разные величины тока. Полной селективность может быть только в условиях, где ток КЗ невысокий, а в промежутке между двумя автоматами есть оборудование, отличающееся немалым электрическим сопротивлением. При таком раскладе токи КЗ будут значительно отличаться.
Применяют такой вид избирательности в основном в конечных распредщитах. Здесь сочетается номинальный ток незначительной величины и ток КЗ с большим полным сопротивлением стыковочных кабелей.
Этот вариант селективности является экономичным, простым и действующим в течение мгновения. Все же зачастую указанная селективность может являться частичной т.к. наибольший ток, как правило, небольшой.
Когда значения Isd1 и Isd2 одинаковы или предельно близки, то Is — максимальный ток селективности равен Isd2. Если эти величины намного отличаются, Is = Isd1.
Условием обеспечения селективности по току является соблюдение неравенств: Ir1/Ir2 > 2 и Isd1/Isd2 > 2. В этом случае максимум селективности — Is = Isd1.
К недостаткам относят и быстрый рост уровня уставок защиты от токов большого уровня. Невозможно быстро отключить поврежденную цепочку, если один из автоматов окажется неисправным.
При расчете уставок защиты по току необходимо принимать во внимание действительные токи, проходящие через выключатели, работающие в автоматическом режиме.
Вид #3 — временной и времятоковый вариант
Когда в цепи имеется ряд автоматических выключателей, обладающих идентичными токовыми характеристиками, но разным временем выдержки, то при возникновении неисправности они страхуют друг друга. Тот, что находится в непосредственной близости к месту повреждения, сработает сразу, следующий — через какое-то время и т.д.
В случае времятоковой селективности защитные приборы реагируют не только на ток, но и на продолжительность реакции. При определенном значении тока через какое-то время задержки срабатывает защита, дистанция от которой к месту КЗ меньше. Исправная часть установки не отключается.
Комбинация токовой и временной селективности увеличивает эффективность отключения. Когда Isc B Вид #4 — энергетическая селективность автоматов
При энергетической селективности отключения происходят внутри корпуса автомата. Длительность процесса настолько мала, что ток КЗ не успевает приблизиться к своему предельному значению.
Времятоковая система защиты считается сложной. Здесь задействована не только реакция на ток, но и время, на протяжении которого это происходит.
С возрастанием тока у автомата падает величина времени срабатывания. Базой для этого вида селективности является регулировка защиты таким способом, когда со стороны защищаемого объекта она срабатывает быстрее при всех пороговых значениях тока, по сравнению с автоматом на вводе.
Вид #5 — зонная схема защиты
Зонный способ сложный и недешевый, поэтому применяют его в основном в промышленности. Как только пороговые показатели тока достигают максимума, в центр контроля поступают данные и выбранный автомат срабатывает. Электрическая сеть с таким видом избирательности включает специальные электронные расцепители.
Когда обнаруживается нарушение, от выключателя, расположенного ниже, поступает сигнал к устройству, находящемуся выше. Первый автомат должен отреагировать в течение секунды. Если он не среагировал, срабатывает второй.
Сравнивая этот вид селективности с временной избирательностью, можно увидеть, что время срабатывания в этом случае намного ниже — иногда составляет сотни миллисекунд. Снижается как процент интервенции в систему, так и процент ее повреждения. Уменьшаются тепловые и динамические влияния на части установки. Возрастает число уровней селективности.
В случае зонной селективности срабатывает защита, находящаяся со стороны источника питания, если взять за исходную точку место КЗ. До момента срабатывания автомата осуществляется контроль над тем, чтобы защитное устройство с нагруженной стороны не подало аналогичный сигнал.
Но такая избирательность требует присутствия дополнительного источника питания. Поэтому рациональное применение этого вид селективности — системы с высокими параметрами тока КЗ и током значительной величины. Такими являются коммутационно-распределительные аппараты, находящиеся со стороны нагруженности генераторов, трансформаторов.
Расчет селективности автоматов
Грамотный выбор автомата и правильная настройка — основной принцип соблюдения селективности автоматических выключателей. Избирательность для выключателя, находящегося вблизи источника, гарантирует выполнение требования: Iс.о.послед ≥ Kн.о.∙ I к.пред.
Здесь Iс.о послед. — такая величина тока, за которой следует срабатывание защиты. I к.пред. — ток КЗ в конечной точке зоны, на которую распространяется действие автомата, расположенного далеко от энергоисточника. Kн.о. — коэффициент надежности. Его величина находится в зависимости от разброса параметров.
Расклад tс.о.послед ≥ tк.пред.+ ∆t демонстрирует селективность в случае регулировки АВ по времени. tс.о.послед, tк.пред. — интервалы времени срабатывания выключателей, находящихся на большой дистанции от источника питания и расположенных рядом. ∆t — параметр, который берут из каталога и обозначающий временную степень селективности.
Карта селективности и правила ее создания
Времятоковые характеристики всех устройств, включенных в схему электрической сети, изображают на карте селективности. Целью ее составления является максимальное обеспечение защиты автоматов. Основа защиты выключателей — принцип, по которому выключатели подключают друг за другом строго последовательно.
Существует ряд правил, обязательных при создании карты селективности:
Установки должны иметь один источник напряжения.
Все важные расчетные точки должны хорошо просматриваться. С учетом этого требования необходимо выбирать масштаб.
На карте указывают защитные свойства, минимальные, максимальные параметры КЗ в точках системы.
Часто нормы проектирования нарушаются, и карты селективности в проектах отсутствуют. Это может привести к перебоям в электроснабжении потребителей.
Карта дает полную картину о согласовании уставок. Она предоставляет возможность сравнить работу автоматов по такой характеристике, как селективность.
Времятоковые разновидности осей являются базой не только для построения карт селективности для токовой защиты в виде автоматических выключателей, но и для других ее видов: предохранителей, реле. Обычно одна карта содержит характеристики 2-3 АВ. По оси абсцисс отмечают величину тока в кВ, а по оси ординат — время в секундах.
Выводы и полезное видео по теме
Неполадки при работе автоматических выключателей и их устранение:
Вычерчивание карты селективности посредством специальной программы:
Надежное, безопасное использование электрической проводки невозможно без учета избирательности автоматов. Зная об основных моментах создания селективной защиты, можно грамотно выполнить подбор оборудования для своего технического проекта.
Вы профессионально занимаетесь электромонтажными работами и хотите дополнить изложенный выше материал? Или заметили несоответствие или ошибку в этой статье? А может вы хотите задать вопрос нашим экспертам? Пишите, пожалуйста, свои комментарии в блоке ниже.
что это такое, виды: селективность автоматических выключателей и узо, фото и видео
Эксплуатация электрических сетей с самого начала их появления изменилась до неузнаваемости. И в первую очередь упор был сделан на безопасность. И это понятно. Поэтому системы защиты всегда усовершенствуются, этот процесс никогда не останавливался. Но тут перед разработчиками встала задача определения неисправностей по мере их серьезности. То есть, существуют ситуации, которые можно отнести к ненормальным, но приемлемым. Есть ситуации, которые требуют оперативного вмешательства в виду возможности появления короткого замыкания и выхода из строя части электроустановки. Поэтому система защиты строилась на избирательности или селективности. Итак, селективность – это качество защитной системы отличать неисправности электрических сетей или установок, выявлять их и отключать от работающих в нормальном режиме.
Виды
Современные системы электрической защиты могут иметь селективность:
Абсолютную.
Относительную.
В первом случае защита действует только в своей зоне. Во втором случае не только в собственной зоне, но и в соседней. При этом относительная селективность обеспечивается дополнительными приборами с разными функциями. К примеру, с определенной выдержкой времени, при котором он будет срабатывать.
Существует специальный стандарт, в котором определяются все виды селективности, его номер ГОСТ Р 50030.1. В этом документе подробно расписано, по каким критериям разделяется данное понятие. Рассмотрим основные.
Селективность по сверхтокам
В первую очередь обозначим, что такое сверхтоки. Это показатели электрического тока, которые превосходят параметры тока номинального. Это касается в первую очередь силы и напряжения.
Поэтому селективность в данном случае координирует работу нескольких устройств по установленным показателям. При этом учитывается тот факт, что каждое устройство имеет свой диапазон срабатывания. Остальные же не реагируют на изменения параметров сети. То есть, получается следующая схема. Существует определенная селективность между двумя автоматическими выключателями, которые расположены в схеме последовательно.
Так вот со стороны нагрузки выключатель разрывает цепь. А со стороны подачи тока он находится в замкнутом состоянии. То есть, последний обеспечивает током все остальные участки цепи. Такая селективность называется частичная. Именно она обеспечивает неполную загрузку установки при необходимости устранить неполадки (короткое замыкание или перегруз) на одном участке. При этом остальные работают в штатном режиме.
Существует полная селективность, это когда срабатывает автоматический выключатель на входе, то есть, на питающем контуре. При этом второй выключатель, стоящий на нагрузке, не отключается. В принципе, в этом и нет смысла, потому что электрическая схема отключается в данном случае полностью.
Но тут необходимо пояснить, что существует определенная зависимость между номинальной силой тока и током перегрузки. Полная селективность обеспечивает любой показатель сверхтока. А вот в частичной действие двух выключателей совершенно происходит по-другому. Для этого учитывается селективность каждого выключателя, которая зависит от силы сверхтока. При этом сила тока, отключающая автоматический выключатель (селективное УЗО) на нагрузке должна быть меньше, чем на питании.
Зоны
Существуют две основные причины, при которых есть необходимость отключать электрическую схему:
Перегрузка сети.
Короткое замыкание.
Во-первых, зона перегрузки встречается больше и чаще. Во-вторых, для защиты от этой причины в цепь устанавливается в основном тепловая защита.
Зона короткого замыкания – это диапазон величин силы тока, который превосходит номинальный в восемь-десять раз. Поэтому в данном случае используется магнитная защита. Такое событие маловероятно в электрических цепях, которые собраны грамотно. Но, как говорится, береженного бог бережет.
Методы обеспечения
Что касается зоны перегрузки, то здесь используется только один вид селективности – времятоковый. В зоне короткого замыкания видов селективности может быть больше.
Токовая.
Временная.
Энергетическая.
Зонная.
Времятоковая характеристика определяет работу двух последовательно установленных выключателей, при которой время срабатывания первого, стоящего на нагрузке, быстрее, чем второго, стоящего на питании.
Внимание! Чем больше сила тока при перегрузке, тем быстрее срабатывает защитное устройство.
Поэтому при выборе автоматических выключателей для электрической сети, необходимо учитывать их пороги: по времени и по силе тока (номиналу). При этом выключатель со стороны нагрузки всегда должен срабатывать быстрее, чем выключатель (селективное УЗО) со стороны питания.
Токовая селективность основана на величине определяемого напряжения. Известно, что чем ближе к источнику короткого замыкания, тем сверхток на этом участке больше, а, значит, выше напряжение. Установив автоматические выключатели по участкам, можно легко определить, на каком из них произошло короткое замыкание.
Временная селективность – это качественное продолжение токовой селективности. Здесь также определяется защита по току, но добавляется и временной диапазон. При этом защитное устройство при коротком замыкании срабатывает не сразу, а только после определенного времени задержки. Для чего это необходимо? Цель – дать возможность сработать защитным устройствам на прилежащих участках, чтобы отключить область короткого замыкания от них.
Энергетическая селективность является специфичной. Она характеризуется токоограничивающими показателями. Поэтому в электрических сетях используются так называемые автоматические выключатели в литом корпусе, у которых время срабатывания отключения определяется тысячными долями секунды. То есть, они срабатывают настолько быстро, что ток короткого замыкания не успевает достичь своего максимального показателя.
Зонная селективность работает по принципу диалога между токоизмерительными устройствами, которые, обнаружив порог превышения параметров тока, тут же отключают зону неисправности. Самое главное, что защитное устройство точно определяет зону отключения. По сути, это временная селективность, только с более быстрым отключением сети.
Заключение по теме
В бытовых электрических сетях обычно используют селективность токовую и временную. Оптимальный для этого вариант – установить устройства защитного отключения последовательно по схеме древовидного распределения, то есть один общий выключатель и несколько на каждом шлейфе (контуре). Кстати, такую схему можно использовать и в межэтажной схеме, где выключатели (УЗО) устанавливаются на каждом этаже.
Карта селективности: основы | Проект «РЗА»
При выборе уставок защит с относительной селективностью вы должны убедиться, что эти защиты будут работать правильно при всех режимах работы. Для этого необходимо построить карту селективности защит.
Что такое селективность релейной защиты?
Селективность — одно из четырех основных требований к релейной защите. Это требование состоит в том, что при возникновении короткого замыкания, должен отключаться только поврежденный участок, а остальная часть схемы — продолжала работать.
На рисунке видно, что при КЗ ток протекает через две защиты, каждая из которых пускается. Однако, должна сработать только та защита, которая расположена ближе всего к месту короткого замыкания. Если такое условие соблюдается для любых режимов сети, то говорят, что данные защиты селективны.
Что такое времятоковая характеристика защиты?
Каждая токовая защита имеет свою характеристику, которая отражает насколько быстро защита срабатывает при определенном токе. Такая характеристика называется времятоковой.
Обычно максимальные токовые защиты содержат несколько ступеней, каждая из которых отвечает за свою задачу.
Защита от перегрузки устраняет токи перегрузки, которые возникают из-за механических неисправностей двигателей, присутствия на их валу нагрузки выше номинальной, а также снижения напряжения в сети. Эта защита чувствует самые малые аварийные токи, но работает с самыми большими выдержками времени.
Максимальная токовая защита (МТЗ) защищает присоединение от всех видов коротких замыканий. Для большинства присоединений 0,4-6(10) кВ МТЗ является основной защитой. Время выдержки МТЗ находится в пределах от 0 до нескольких секунд.
Токовая отсечка (ТО) защищает часть присоединения от больших токов коротких замыканий. Работает обычно без выдержки времени.
Совокупность ступеней формирует характеристику защиты присоединения. На рисунке выше защита имеет трехступенчатую характеристику.
Как построить карту селективности?
В сети последовательно установлены защитные аппараты и у каждого есть своя характеристика. Если взять любую защиту и относительно нее рассматривать схему, то защиты, находящиеся рядом с рассматриваемой, будут называться смежными.
Переводя требование селективности релейных защит на язык характеристик получаем:
Времятоковые характеристики смежных защит не должны пересекаться и между ними всегда должен быть резерв по оси времени, который называется ступень селективности
Как убедиться, что защиты селективны между собой?
Нужно, по рассчитанным уставкам, построить на одном графике все характеристики смежных защит и проанализировать график на предмет пересечений защитных характеристик. Если пересечений нет и между кривыми всегда есть промежуток по оси времени равный 0,25-0,3 с (ступень селективности для современных защит), то значит защиты селективны между собой.
Данный график называется картой селективности
Стоит отметить, что токовые отсечки смежных защит на графике могут пересекаться потому, что они их селективность обеспечивается особым выбором тока срабатывания (токовая селективность).
Характеристики защит от перегрузки и МТЗ смежных защит не должны пересекаться так как их селективность обеспечивается различными выдержками времени срабатывания (временная селективность)
Анализ карты селективности проводится визуально, либо, если построение проведено в программе, автоматически.
Когда нужна карта селективности?
Обычно карта селективности строится для максимальных токовых защит, а именно для защиты от перегрузки, МТЗ и токовой отсечки (ТО).
Несмотря на то, что дистанционные защиты также являются защитами с относительной селективностью, для них карту селективности обычно не строят. Это связано с тем, что селективность этих защит достаточно просто проанализировать по расчету.
Максимальные токовые защиты используются, в основном, для присоединений классом напряжения до 110 кВ включительно.
Таким образом получаем, что карта селективности должна быть построена для защит сетей 0,4-110 кВ, а именно:
Все защиты сети 0,4 кВ (селективность автоматических выключателей и плавких вставок)
Все защиты сетей 6-10 кВ (кроме дифференциальных защит генераторов и двигателей)
Большая часть сетей 35 кВ (там, где нет дистанционных защит)
Резервные защиты понижающих трансформаторов с высшим напряжением 110 кВ (последний элемент карты селективности)
Сегодня во многих проектах, особенно на напряжении 0,4 кВ, карта селективности отсутствует. Это нарушение норм проектирования, приводящее к неселективным отключениям потребителей.
Всегда стройте карту селективности защит, чтобы избежать подобных случаев!
Основные правила построения карты селективности
Все уставки защит должны быть приведены к одному напряжению
Правильно выбирайте масштаб построения, чтобы были видны все граничные точки. Для выполнения этого условия часто используют логарифмический масштаб.
На карте селективности отображаются не только защитные характеристики, но и граничные (минимальный и максимальный) токи коротких замыканий в расчетных точках схемы.
Совет
Старайтесь не использовать цвета для различения кривых потому, что большинство современных проектов печатаются на черно-белых лазерных принтерах. Лучше используйте геометрические метки (кружки, треугольники, крестики и т.д.)
В следующий раз мы построим карту селективности для защиты силового трансформатора 10/0,4 кВ и его смежных защит, при помощи программы «Гридис-КС»