Что такое селективность защит в электроустановках

Селективность защиты абсолютная и относительная

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

Особенности дифференциальной защиты силового оборудования

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

Что такое селективность защит в электроустановках
Относительная и абсолютная избирательность защиты

Энергетическая селективность

Координация энергетического типа является специфическим типом селективности, который основан на токоограничивающих характеристиках автоматических выключателей в литом корпусе. Отмечается, что токоограничивающий автоматический выключатель является «автоматическим выключателем с чрезвычайно малым временем отключения, в течение которого ток короткого замыкания не успевает достичь своего максимального значения» (ГОСТ Р 50030.2). На практике, все автоматические выключатели в литом корпусе серий Tmax XT и Tmax, модульные автоматические выключатели и воздушный токоограничивающий автоматический выключатель E1.2L, производимые АББ, имеют более или менее выраженные токоограничивающие характеристики.

При возникновении больших токов КЗ (>10…15×In) эти автоматические выключатели имеют чрезвычайно высокое быстродействие (время срабатывания порядка нескольких миллисекунд) и размыкаются при наличии значительной апериодической составляющей. Поэтому для анализа данного вида селективности невозможно использовать времятоковые кривые срабатывания автоматических выключателей, полученные с учетом действующих значений периодических составляющих.

Эти явления, в основном, динамические (из-за пропорциональности квадрату значения мгновенного тока) и существенно зависят от взаимодействия между двумя последовательными устройствами. Поэтому значения энергетической селективности не могут быть определены конечным пользователем.

Производители предоставляют таблицы, счетные линейки и программы расчета, в которых указаны значения предельного тока селективности Is при КЗ между различными комбинациями автоматических выключателей. Эти значения определяются путем теоретического объединения результатов испытаний, проведенных в соответствии с указаниями Приложения А ГОСТ Р 50030.2 и результатов компьютерного моделирования поведения автоматических выключателей в процессе отключения КЗ.

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.

Что такое селективность защит в электроустановках
Таблица избирательности автоматов

Понятие селективности. Методы обеспечения селективности

Выбор системы защиты электроустановки является важным аспектом как для обеспечения экономичной и технически правильной эксплуатации всей установки, так и для сведения к минимуму последствий, вызванных ненормальными условиями эксплуатации или текущими неисправностями.

В рамках данной статьи исследуется согласование различных устройств, предназначенных для защиты частей установки или конкретных компонентов, с целью:

  • обеспечения безопасности установки и персонала во всех случаях;
  • быстрого определения и отключения зоны, в которой возникла проблемная ситуация, без проведения общих отключений, которые прекращают подачу электроэнергии в зоны нормальной работы установки;
  • снижения нагрузки на элементы и предупреждение повреждений в зоне неисправности;
  • обеспечения непрерывности электроснабжения надлежащего качества;
  • предоставления персоналу, отвечающему за системное техобслуживание и управление, информации, которая необходима для скорейшего восстановления эксплуатации остальной части электросети с минимальным вмешательством;
  • достижения оптимального согласования факторов надежности, простоты эксплуатации и экономической эффективности.

Что такое селективность защит в электроустановках

Как создается селективность?

В зоне перегрузки основным принципом формирования селективности является времятоковый. Такая защита применяется в основном для установок до тысячи вольт и реализуется при помощи автоматических выключателей. Причем особенность этого способа защиты является то, что в первую очередь срабатывает выключатель, ближайший к потребителю, а не к источнику питания.

В зоне коротких замыканий используются несколько принципов:

Токовая селективность

Защита срабатывает при превышении допустимого значения нагрузки. В этом случае, как правило, устанавливаются несколько последовательных защит с разным значением тока отключения. Время отключения при этом одинаково. Для того чтобы задействовать эту схему, вам потребуются достаточно чувствительные реле для измерения силы тока и датчики для замера времени. Как правило, этот вид защиты используется в комплексе с временной и в этом случае организуется достаточно сложная система защит.

Надо отметить, что для эффективного использования этой системы защиты потребуется определенная конфигурация сети, которая достигается включением части линий, для которых характерно электрическое сопротивление. Это связано с тем, что в таком случае будет отличаться значение силы тока, которое возникнет на разных участках сети при коротком замыкании. А это означает, что для использования этого метода защиты требуется обеспечить большую величину сопротивления между выключателями, что достигается за счет протяженности, линии, использования трансформатора или кабеля с меньшим сечением на участке сети.

Временная селективность

Использует различные периоды времени, заложенные на срабатывание защиты, даже если возникающий ток одинаков. При этом защита с наибольшим временным интервалом по сути выполняет функцию резервирования других выключателей, если они не сработают. Часто используется в комплексе с селективностью по току. Здесь также потребуется достаточно точное оборудование для замера временных интервалов.

Популярные статьи  Инфракрасное отопление частного дома своими руками

Энергетическая селективность

В этом случае используются специализированные выключатели в литых корпусах, которые очень оперативно производят отключение, до того как ток короткого замыкания достигает максимального значения. Работают очень быстро, но при этом невозможно самостоятельно отследить характеристики времени и силы тока. Они предоставляются производителем в форме графика или таблицы.

Зонная избирательность

Можно отнести к подвиду временной селективности. В этом случае производятся замеры силы тока с разных сторон (в разных зонах), эти значения сравниваются между собой.

При этом есть две схемы работы зонной защиты.

  1. Данные из обеих зон поступают к логическому устройству, которое их сравнивает и определяет, какой выключатель отключить.
  2. Данные о превышении значений тока поступают к логическому устройству в виде сигналов о блокировке. Если есть сигнал из нижней части, то сперва система отключает нижний выключатель, если его нет, то выключается устройство, расположенное выше.
  3. Этот способ защиты достаточно эффективен, но при этом требует сложной реализации, так как помимо приборов для измерений требуется логическая схема. Поэтому такие способы защиты чаще всего применяются на высоковольтных ЛЭП.

← Предыдущая страница
Следующая страница →

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.

Что такое селективность защит в электроустановках
Дифференциальная селективная защита мощного оборудования

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

Графики селективности

Графики ВТХ, которые я привел для наглядной демонстрации зоны селективности, относятся только к двум определенным автоматическим выключателям – С25 и В10. Предлагаю пойти дальше, и построить универсальные графики, по которым можно определить зоны селективности для любых пар автоматов.

Что такое селективность защит в электроустановках

График “взаимной” селективности для двух автоматов разного номинала и характеристики. Графики позволяют определить зону селективности

Оранжевая зона на графиках – диапазон токов мгновенного расцепления для характеристики «С», синяя – для характеристики «В». Графиком пользоваться просто. Например, выбираем уже известную нам пару С25-В10. На графиках красными отрезками обозначены их «зыбкие зоны», до которых они не должны сработать при КЗ, а после которых – должны. Между этими зонами проводим пунктиры, которые и будут обозначать зону селективности.

График универсален – по нему можно графически определить зону селективности пары автоматов любых номиналов.

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!

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.

Что такое селективность защит в электроустановкахПринципиальная схема для выбора автоматических выключателей и УЗО по времени срабатывания

Про типы УЗО и его подключение подробно описано в статьях:

  • Какие типы УЗО существуют и в чем их различие?
  • Как правильно подключить УЗО? Схема подключения

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.

Что такое селективность защит в электроустановкахПринципиальна 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.

Что такое селективность защит в электроустановкахПринцип 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.

Популярные статьи  Измерение тока и напряжения при эксплуатации электрооборудования на промышленных предприятиях

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.

Что такое селективность защит в электроустановкахВключение 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.

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.

Что такое селективность защит в электроустановкахПринцип 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.

Функции и задачи селективности

Основной задачей селективной защиты является функция обеспечения стабильной работы и безопасной эксплуатации электроустановок. При возникновении аварийных ситуаций, поврежденный участок определяется практически мгновенно и сразу же отключается, не нарушая работу исправных мест. За счет селективности значительно снижается нагрузка на электроустановки, уменьшаются негативные последствия от действия короткого замыкания.

Что такое селективность защит в электроустановках

Четкая и слаженная работа защитных автоматических устройств максимально обеспечивает требования, предъявляемые к бесперебойному электроснабжению. В результате, селективность автоматического выключателя сохраняет непрерывность всех технологических процессов с участием электроустановок. Отключенные участки никак не влияют на их стабильную работу.

Основное правило устройства селективной защиты предполагает установку автоматов с номинальным током, более низким, чем у вводного устройства. Суммарно они могут превышать номинал группового автомата, но по отдельности каждый из них должен быть хотя-бы на одну ступень ниже. То есть, при установке вводного устройства на 50 А, следующий прибор на линии будет иметь номинал не выше 40 А. Первым всегда срабатывает автомат, ближе всего расположенный от места повреждения.

Что такое селективность защит в электроустановках

Селективность автоматов обеспечивается их конструкцией. Включение и отключение питания выполняется специальным рычажком. Неподвижные контакты соединяются с клеммами, к которым, в свою очередь, подключаются проводники. Быстрое размыкание осуществляется с помощью подвижного контакта, соединенного с пружиной. Расцепление обеспечивается биметаллической пластиной, изгибающейся после нагрева в случае превышения током своего предельно допустимого значения.

Для настройки токов срабатывания имеется регулировочный винт. В совокупности все элементы способствуют быстрому определению неисправного участка и отсечению его от работоспособных частей.

Основным принципом селективности считается поочередное срабатывание защитной аппаратуры. В случае отступлений от норм, произойдет перегрев не только автоматов, но и электропроводки. В результате, возникают аварийные ситуации с серьезными негативными последствиями.

Главные функции

Ключевые задачи селективной защиты — обеспечение бесперебойного функционирования электросистемы и недопустимость сгорания механизмов при появлении угроз. Единственным условием для корректной работы такого типа защиты считают согласованность защитных агрегатов между собой.

Как только возникает аварийная ситуация, испорченный участок при помощи селективной защиты мгновенно определяется и отключается. При этом исправные места продолжают работу, а отключенные никак им в этом не мешают. Селективность существенно снижает нагрузку на электрические установки.

Что такое селективность защит в электроустановках

Базовый принцип обустройства такого типа защиты кроется в оборудовании автоматов с номинальным током, который меньше, чем у прибора на вводе. В сумме они могут превышать номинал группового автомата, но по отдельности – никогда. К примеру, при установке вводного устройства на 50 А следующий аппарат не должен обладать номиналом выше 40 А. Первым всегда сработает агрегат, находящийся максимально близко к месту ЧП.

Таким образом, к основным функциям селективной защиты можно отнести:

  • обеспечение безопасности электрических приборов и работников;
  • быстрое выявление и отключение той зоны электросистемы, где случилась поломка (при этом рабочие зоны не прекращают функционирование);
  • снижение негативных последствий для рабочих частей электромеханизмов;
  • снижение нагрузки на составные механизмы, предотвращение поломок в неисправной зоне;
  • гарантия непрерывного рабочего процесса и постоянного электроснабжения высокого уровня.
  • поддержка оптимальной работы той или иной установки.

Принцип работы и функции

Главные функции селективности заключаются в:

  • обеспечении безопасной работы приборов в помещении;
  • мгновенном определении и обесточивании зоны питания, в которой произошла поломка, без других выключений приборов, не прекращающих подачу электрической энергии в местах стабильной работы техники;
  • снижении последствий после поломки приборов или техники;
  • уменьшении напряжения на составные приборы и предупреждении поломок в неисправной части;
  • обеспечении максимально возможной безостановочной подачи энергии;
  • обеспечении беспрерывного рабочего процесса;
  • обеспечении поддержки в том случае, если сама защита, отвечающая за размыкание, придет в неисправность;
  • поддержке оптимального функционирования установки;
  • обеспечении практичности в использовании и экономической доступности.

Вам это будет интересно Определение тока или напряжения в розетке

Что такое селективность защит в электроустановках
Определение избирательности

Популярные статьи  Электролитический конденсатор

Виды селективной защиты разделяют на:

  • полную. Два устройства соединены последовательным соединением. При воздействии сверхтоков активируется только одна защита, которая находится ближе к зоне повреждения;
  • частичную. Похожа на полное, но защита действует только до определенного показателя перегрузки по току;
  • временную. Схема включает в себя несколько машин с одинаковыми токовыми параметрами, но с разным временем воздействия. В результате от ближайшего к поломке до самого удаленного выключателя устройства страхуют друг друга (например, ближайший будет работать через 0,02 сек., следующий через 0,5 сек., а последний — через 1 сек., если остальные 2 не работают).

Что такое селективность защит в электроустановках
Конструкция предохранителя Принцип действия текущей селективности защиты подобен времени, но только воздействие происходит по величине тока. Например, автоматические выключатели установлены на входе 25 А, затем 16 А, а затем 10 А. В то же время они могут иметь одинаковое время отключения. В дополнение к реакции защитных механизмов на ток также определяется время этой реакции.

Что такое селективность защит в электроустановках
Предохранители в щитке

При обнаружении некорректной работы в установке можно точно определить неисправную зону и отключить подачу электроэнергии только в нее. Все процессы предотвращения повреждений происходят в литом корпусе выключателя. Отключение происходит за такое короткое время, что отметка максимального значения тока не достигает своего результата.

К сведению! Избирательность защиты может быть абсолютной и относительной. В первом случае отключается только поврежденная часть цепи. По этому принципу работают предохранители, установленные в электроприборах.

Дополнение. Когда моя статья будет бесполезной?

Смотрите, прекрасный пример, как узнать, что ток КЗ очень высокий, даже без измерений и расчетов:

Что такое селективность защит в электроустановках

Высокий ток КЗ из-за близкого расположения ТП

От клемм ТП до щита учёта (слолбик около опоры) – 15-20 м, ещё столько же до домашнего электрощитка. В этом случае ток КЗ будет гораздо выше всех диапазонов расцеплений. И даже если на вводе поставить автомат D40, а групповые В10 – никакой селективности добиться не получится. Даже если на В10 повесить переноску из провода 1,5 мм2 длиной 100 м, и устроить на её конце КЗ…

Другой пример:

Что такое селективность защит в электроустановках

Скрутка на вводе в старый дом

Будет ли ток КЗ в этом доме низким? Да. Учитывая, что провода, подходящие к дому, ковали ещё при Петре 1, скрутка никакая, а в доме скорее всего такие же картины. Но будет ли при этом селективность? Скорее всего нет, поскольку ток КЗ имеет неуловимое, плавающее значение…

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.

Что такое селективность защит в электроустановках

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.

Что такое селективность защит в электроустановках

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.

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

Что такое селективность защит в электроустановках
Упрощают задачу таблицы селективности, которые производители прилагают к своим изделиям. Применяя их, создают группы с селективностью срабатывания

Что такое селективность защит в электроустановках
Буква «Т» в таблице обозначает полную селективность пары аппаратов, а число — частичную. Когда ожидаемая пограничная величина тока КЗ меньше, чем число, указанное в таблице, избирательность будет обеспечена

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.

Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: