Jaká je selektivita ochrany v elektrických instalacích

Při provozu a návrhu elektrického obvodu je vždy věnována pozornost otázkám jeho bezpečného používání. Za tímto účelem jsou všechna elektrická zařízení chráněna speciálními zařízeními, která jsou vybírána a umístěna přísně podle určitého hierarchického vztahu.

Když se například nabíjí mobilní telefon, jeho průtok je řízen ochranou zabudovanou v baterii. Na konci nárůstu kapacity přeruší nabíjecí proud. Když dojde ke zkratu uvnitř baterie, pojistka nainstalovaná v nabíječce se přepálí a odpojí obvod.

Pokud se tak z nějakého důvodu nestane, pak je porucha ve vývodu řízena jističem na bytovém panelu a její provoz je pojištěn hlavním strojem. O tomto sledu alternativních akcí obran lze dále uvažovat.

Jeho modely jsou určeny principem selektivity, který se také nazývá selektivita, zdůrazňující funkci výběru nebo určení místa poruchy, která má být deaktivována.

Typy selektivity

Metody selektivity elektrické ochrany jsou vytvářeny při tvorbě projektu a jsou udržovány během provozu tak, aby rychle identifikovaly místo výskytu poruchy v elektrickém zařízení a oddělily je od pracovního obvodu s nejmenšími ztrátami.

V tomto případě je oblast pokrytí ochrany rozdělena podle selektivity na:

1. absolutní;

2. příbuzný.

První typ ochrany zcela ovládá pracovní prostor a opravuje poškození pouze v něm. Na tomto modelu fungují vestavěné elektrospotřebiče. jističe.

Zařízení postavená na relativní bázi plní více funkcí. Vylučují poruchy ve své zóně a sousedních, ale když v nich nefungovaly absolutní typové ochrany.

Dobře vyladěná ochrana definuje:

1. místo a druh poškození;

2. rozdíl mezi abnormálním, ale přípustným režimem od situace, která může způsobit velmi vážné poškození zařízení elektroinstalace v kontrolovaném pásmu.

Zařízení konfigurovaná pouze v první akci obvykle fungují v nekritických sítích do 1000 voltů. Pro vysokonapěťové elektroinstalace zkuste aplikovat oba principy. Za tímto účelem jsou do ochrany zahrnuty:

• blokovací schémata;

• Přesná měřicí zařízení;

• systémy výměny informací;

• speciální logické algoritmy.

Ochrana proti nadproudu překračujícímu jmenovitou zátěž z jakéhokoli důvodu je zajištěna mezi dvěma jističi zapojenými do série.V tomto případě musí spínač nejblíže k uživateli s poruchou vypnout poruchu rozepnutím svých kontaktů a vzdálený musí nadále dodávat napětí do své sekce.

V tomto případě jsou zvažovány dva typy selektivity:

1. dokončeno;

2. částečný.

Pokud je ochrana nejblíže poruše schopna zcela odstranit poruchu v celém rozsahu nastavení bez aktivace dálkového spínače, pak je považována za kompletní.

Částečná selektivita je vlastní ochranám na krátkou vzdálenost konfigurovaných tak, aby fungovaly až do určité omezující selektivity Is. Pokud je překročena, aktivuje se dálkový spínač.

Zóny přetížení a zkratu v selektivních ochranách

Limity proudu stanovené pro provoz automatické bezpečnostní spínače, jsou rozděleny do dvou skupin:

1. režim přetížení;

2. oblast zkratu.

Pro snazší vysvětlení platí tato zásada pro proudové charakteristiky jističů.

Jsou nastaveny pro práci v zóně přetížení se jmenovitými proudy až 8 ÷ 10 krát.

V této oblasti fungují především tepelné nebo termomagnetické ochranné spouště. Do této zóny spadají zkratové proudy velmi zřídka.

Zóna výskytu zkratu je obvykle doprovázena proudy, které překračují jmenovité zatížení jističů 8÷10krát a jsou charakterizovány vážným poškozením elektrického obvodu.

K jejich vypnutí se používají elektromagnetické nebo elektronické spouště.

Metody vytváření selektivity

Pro nadproudový rozsah jsou vytvořeny ochrany fungující na principu časové selektivity proudu.

Zkratová zóna je vytvořena na základě:

1. proud;

2. dočasné;

3. energie;

4. oblastní selektivita.

Časová selektivita je vytvořena volbou různých časových zpoždění ochranné operace. Tuto metodu lze aplikovat i na zařízení se stejným nastavením proudu, ale odlišným časováním, jak je znázorněno na obrázku.

Například ochrana č. 1 nejblíže zařízení je nastavena tak, aby fungovala při zkratu s časem blízkým 0,02 s a její činnost zajišťuje vzdálenější č. 2 s nastavením na 0,5 s.

Nejvzdálenější ochrana s dobou vypnutí jedna sekunda podporuje činnost předchozích zařízení v případě možné poruchy.

Proudová selektivita regulovaná pro provoz při překročení přípustného zatížení. Zhruba tento princip lze vysvětlit na následujícím příkladu.

Tři ochrany v sérii monitorují zkratový proud a jsou nakonfigurovány tak, aby fungovaly s časem 0,02 s, ale s různým nastavením proudu 10, 15 a 20 ampér. Zařízení se tedy nejprve odpojí od ochranného zařízení č. 1 a č. 2 a č. 3 jej selektivně pojistí.

Realizace časové nebo proudové selektivity v její nejčistší podobě vyžaduje použití citlivých proudových a časových senzorů nebo relé. V tomto případě vzniká poměrně složitý elektrický obvod, který v praxi většinou kombinuje oba uvažované principy a není aplikován v čisté podobě.

Selektivita časové proudové ochrany

K ochraně elektrických instalací s napětím do 1000 voltů se používají automatické spínače, které mají kombinovanou časovou proudovou charakteristiku.Prozkoumejme tento princip na příkladu dvou sériově zapojených strojů umístěných na koncích linky na straně zátěže a napájení.

Časová selektivita určuje, jak je jistič nastaven k vypnutí, když je v blízkosti spotřebiče spíše než na konci generátoru.

Levý graf ukazuje případ nejdelší doby vypnutí horní ochranné křivky na straně zátěže a pravý ukazuje nejkratší dobu jističe na napájecím konci. To umožňuje podrobnější analýzu projevu selektivity ochran.

Spínač «B» umístěný blíže k dodanému zařízení díky využití selektivity časového proudu pracuje dříve a rychleji a spínač «A» jej v případě poruchy zadrží.

Současná selektivita ochrany

V tomto způsobu může být selektivita vytvořena vytvořením určité konfigurace sítě, například zahrnuté v obvodu kabelu nebo nadzemního elektrického vedení, které má elektrický odpor. V tomto případě závisí hodnota zkratového proudu mezi generátorem a spotřebičem na místě poruchy.

Na napájecím konci kabelu bude mít maximální hodnotu řekněme 3 kA a na opačném konci minimální hodnotu řekněme 1 kA.

V případě zkratu v blízkosti spínače A by ochrana konce B (I kz1kA) neměla fungovat, pak by měla odpojit napětí ze zařízení. Pro správnou činnost ochran je nutné zohlednit velikost skutečných proudů procházejících spínači v nouzovém režimu.

Mělo by být zřejmé, že pro zajištění plné selektivity u této metody je nutné mít velký odpor mezi dvěma spínači, který může být vytvořen v důsledku:

• prodloužené elektrické vedení;

• umístění vinutí transformátoru;

• zařazení do přerušení kabelu se zmenšeným průřezem nebo jinými způsoby.

Proto je u této metody selektivita často částečná.

Časová selektivita ochrany

Tato metoda selektivity obvykle doplňuje předchozí metodu s přihlédnutím k časům:

• určení ochranou místa a počátek vývoje poruchy;

• spoušť při vypnutí.

Tvorba algoritmu ochranné operace se provádí v důsledku postupné konvergence nastavení proudu a doby, kdy se zkratové proudy přesunou ke zdroji energie.

Časovou selektivitu mohou vytvořit stroje se stejnými jmenovitými proudy, když mají možnost upravit zpoždění odezvy.

Při tomto způsobu ochrany spínač B je porucha vypnuta a spínač A — řídí celý proces a jsou připraveny k provozu. Pokud během doby vyhrazené pro činnost ochran B nedojde k odstranění zkratu, je porucha odstraněna působením ochran na straně A.

Energetická selektivita ochran

Metoda je založena na použití speciálních nových typů jističů, vyrobených v lisovaném pouzdře a schopných co nejrychleji pracovat, když zkratové proudy ještě ani nestihly dosáhnout svých maximálních hodnot.

Rychlostní automaty tohoto druhu pracují několik milisekund, zatímco přechodné aperiodické složky jsou stále aktivní.Za takových podmínek je vzhledem k vysoké dynamice toku zátěží obtížné koordinovat skutečně fungující časově-proudové charakteristiky ochran.

Koncový uživatel má malé nebo žádné stopy po charakteristikách energetické selektivity. Poskytuje je výrobce ve formě grafů, výpočtových programů, tabulek.

Tato metoda musí zohledňovat specifické provozní podmínky pro termomagnetické a elektronické spouště na straně napájení.

Zónová selektivita obrany

Tento typ selektivity je typem časové charakteristiky. K jeho provozu se na každé straně používají proudová měřící zařízení, mezi kterými se neustále vyměňují informace a porovnávají se proudové vektory.

Zónová selektivita může být vytvořena dvěma způsoby:

1. Signály z obou konců monitorované oblasti jsou současně odesílány do monitorovacího zařízení logické ochrany. Porovnává hodnoty vstupních proudů a určuje, aby se jistič otevřel;

2. informace o nadhodnocených hodnotách vektorů proudu na obou stranách přichází ve formě blokovacího signálu do logické části ochrany na vyšší úrovni hierarchie na straně napájení. Pokud je pod ním blokovací signál, pak je výstupní spínač vypnutý. Když není přijat zákaz spodního vypnutí, napětí je odstraněno z horní ochrany.

S těmito metodami je vypnutí mnohem rychlejší než s časovou selektivitou. To zaručuje menší poškození elektrického zařízení, nižší dynamické a tepelné zatížení systému.

Metoda selektivního zónování však vyžaduje vytvoření dalších komplexních technických systémů pro měření, logiku a výměnu informací, což zvyšuje náklady na zařízení.Z těchto důvodů se tyto techniky vysokofrekvenčního blokování používají v přenosových vedeních a rozvodnách vysokého napětí. které nepřetržitě přenášejí velké toky energie.

K tomuto účelu se používají vysokorychlostní vzduchové, olejové nebo SF6 jističe schopné spínat obrovské proudové zátěže.