Меню

Составление карты селективности автоматических выключателей



Построение карты селективности действия аппаратов защиты

В сетях напряжением до 1 кВ, как и в сетях выше 1 кВ, необходимо обеспечить селективность действия защиты. Число ступеней защиты должно быть не более трех-четырех: ответвления к ЭП, распределительному шкафу или шинопроводу и магистраль от трансформатора. Например, как показано на рис. 4.5, при повреждении одного из ЭД должен сработать его предохранитель П4, отключив только поврежденный ЭП, при повреждении на линии должен сработать предохранитель П3, а не П2. Селективность в работе предохранителей будет обеспечена, если Iнвст по направлению потока энергии различаются не менее, чем на две ступени (рис. 4.6).

I нт = 1500 А I м .шр =145 А Iнд =25 А

1,4 х I нд = 2100 А Iпик .шр = 320 А I пуск = 125 А

Обозначение аппаратов защиты на схеме А1 А2 Пр
Технические данные: марка номинальный ток, А Э16В А3716Ф ПН2
Уставки срабатывания по току, А при перегрузке при КЗ 7 Iн.расц 1,15 Iн.т.расц
Уставки срабатывания по времени, с при перегрузке при КЗ 0,45 0,25
Рис. 4.7. Цепочка защит для построения карты селективности (к рис. 4.8): А1 – автомат ввода в РУ-0,4 кВ ТП 6-10/0,4 кВ; А2 – линейный автомат для защиты ШР; Пр – предохранитель; К1, К2, К3 – точки КЗ; РУ-0,4 кВ – типы подстанции; ШР – шкаф распределительный; Д – двигатель или какой нибудь другой ЭП; на цепочке также указаны максимальные расчетные и пусковые (пиковые) токи на различных участках цепочки

Для более наглядного представления о правильности действий защиты строится карта селективности. В логарифмическом масштабе по оси абсцисс откладываются токи расчетные, пиковые, пусковые и КЗ; по оси ординат – времена действия пиковых, пусковых токов и времена срабатывания защит по защитным характеристикам. Пример построения карты селективности показан на рис. 4.7, 4.8.

Пусковые характеристики небольших ЭД изображаются в виде прямоугольника (по оси абсцисс откладываются Iпуск, переходящий при t > tпуск в Iн,

по оси ординат – время пуска). Аналогично изображаются и Iпик в линии, питающей группу ЭП (линии 1, 2, 4, 5, 7, 8 на рис. 4.8).

Перед построением карты селективности строят цепочку защит, начиная с вводного автомата на ТП до какого-либо ЭП, чаще до наиболее удаленного и мощного (рис. 4.7). На цепочке указываются все необходимые данные о токах на каждом ее участке в нормальном режиме и при КЗ, данные аппаратов защиты в этой цепочке и уставки их срабатывания. Технические данные и защитные характеристики некоторых автоматических выключателей приведены в приложении (табл. П.4.3-П.4.6) и в [3,18-20]. Подбор защитных характеристик по карте селективности может привести к необходимости увеличения токов плавких вставок и уставок автоматов на высших ступенях для соблюдения селективности. При этом нужно проверить, соблюдаются ли соотношения 4.2-4.4.

4.6.3. Выбор автоматических выключателей для защиты
конденсаторных установок

Автоматы должны иметь расцепитель, обеспечивающий защиту от перегрузок и токов КЗ с плавким регулированием тока уставки в [20].

Номинальный ток расцепителя

где Qк – номинальная мощность одного конденсатора, кВАр; Uн – номинальное напряжение сети, кВ; n — общее количество конденсаторов в батарее (во всех фазах), штук.

Уставка тока срабатывания расцепителя при перегрузке выбирается, исходя из 30%-ной перегрузочной способности конденсаторов

4.7. Места установки аппаратов защиты и
указания к расчету цеховой сети

Согласно ПУЭ аппараты защиты следует располагать по возможности в доступных для обслуживания местах таким образом, чтобы была исключена возможность их механических повреждений и чтобы при оперировании с ними или при действии была исключена опасность для обслуживающего персонала и окружающих предметов.

Аппараты защиты следует устанавливать во всех местах сети, где сечение проводника уменьшается или в местах, где это необходимо для соблюдения селективности, при этом они должны устанавливаться непосредственно в местах присоединения защищаемых проводников к питающей линии. Допускается в случае необходимости принимать длину участка между питающей линией и защитным аппаратом ответвления до 6 м. Проводники на этом участке могут иметь сечения меньше сечения питающей линии, но не менее сечения проводников после аппарата защиты. Проводники при этом должны быть проложены в трубах или иметь негорючую оболочку, открытая прокладка – в непожароопасных помещениях по несгораемым поверхностям.

Для ответвлений, выполняемых в трудно доступных местах (на большой высоте), аппараты защиты допускается устанавливать на расстоянии до 30 м от точки ответвления в удобном для обслуживания месте (например на вводе в распределительный пункт, в пускателе электроприемника). При этом сечение проводников ответвления должно быть не менее сечения, определяемого расчетным током, но должно обеспечивать не менее 10% пропускной способности защищаемого участка питающей линии, а проводники должны быть проложены в трубах или иметь негорючую оболочку.

При защите сетей предохранителями последние должны устанавливаться на всех нормально незаземленных полюсах или фазах. При защите сетей автоматическими выключателями максимальные расцепители должны устанавливаться на всех нормально незаземленных полюсах или фазах.

Расчет цеховой сети необходимо начинать после того, как выбрана в основном схема электроснабжения, намечены места установки цеховых ТП и распределительных шкафов для подключения ЭП, рассчитаны нагрузки по узлам цеховой сети (ШР, РП) и выбран тип подстанции с соответствующей коммутирующей и защитной аппаратурой.

Прежде всего, на плане цеха с расположением технологического оборудования намечается наиболее рациональный вариант схемы (радиальной, магистральной, смешанной) питающей и распределительной сети для всех ЭП цеха, а также типы распределительных шкафов и шинопроводов с учетом мощности ЭП и категории надежности электроснабжения (для сетей ответственного назначения использование предохранителей для защиты не рекомендуется).

Читайте также:  Как подключить импульсное реле шнайдер электрик без выключателя

Электрическое оборудование и проводки на планах обозначаются по ГОСТу 2.754-72. Кроме условных обозначений на плане силовой или осветительной сети даются надписи и необходимые пояснения. Подробно об этом см.[2].

Конструирование распределительной сети необходимо вести с учетом возможного количества присоединений к шкафу или шинопроводу (желательно предусмотреть в шкафу 10-15% резерва), типа и номиналов защитной аппаратуры, установленной в шкафах. Следовательно, для правильного выбора номера схемы ШР необходимо рассчитать и выбрать аппараты защиты для всех ЭП, присоединяемых к данному ШР или РП (см. приложения в [3]).

Выбранную предварительно схему цеховой электросети следует нанести на план цеха четкими линиями с указанием установленных ШР, обозначив и пронумеровав сетевые участки (шинопроводы, кабели, ШР), для которых необходимо определить расчетные нагрузки.

Тип шкафа на подстанции швв-1 ТР-1 ШВН-1 ШЛН-1 380 / 220 В Э16В Э06В Э06 Э06 Э06 Э06 1600 2000 630 800 630 800 630 800 630 800 4800 1890 1890 1890 1890
Тип трансформатора
Тип автомата Ном. ток автомата
Ном.ток расцепителя автомата Ток замедл. сроб./ Ток мгн.сраб.
Марка Сечение отходящих линий
Токоприемник Условное обозначение
Номер по плану 27 Д 1ККУ
Тип ПР-9232 Кку-0,38 Вдм-1601
Р уст, кВт 115,26 200,0 -280 122,5
I раст, А 176,0 480,0 -430 187,0
Наименование механизма Рабочее освещение Полиров. станок Комплект. конденс. установка Выпрями тель сварочн. Резерв
Шинопровод, тип ШМА 68-Н Рр = 299,4 кВТ Iр = 672 А
Марка Сечение отходящей линии
Пуско-регулирующий аппарат
Условное обозначение
Номер по плану 1 шр 8 АС 4 ШР 31 АС 6 ШР 66 Д 10 ШР
Тип ПР 11 Опр6-2м ПР11 Адс100 ПР 11 ПР11
Руст, кВт 7,5 270,0 26,8 55,0 89,8 75,0 29,3
I расч, А 17,5 61,0 68,0
Наименование токоприемника Шкаф распределительный Установ. плазм. дуговой сварки Шкаф распред. Автомат дуговой сварки Шкаф распред. Установ. листо штамповочная Шкаф распределительный
Рис. 4.9. Принципиальная однолинейная схема питающей силовой сети цеха совместно со схемой однотрансформаторной КТП 1х 1000 кВА

выполнения селективности, при этом они должны устанавливаться непосред

На рис. 4.9, а также в [3] показано, как следует выполнять принципиальную схему электроснабжения совместно со схемой цеховой подстанции. На схеме видны вся коммутационная аппаратура, марки проводов и кабелей и намеченные способы их прокладки в цехе. При этом на схеме должно быть не более трех последовательных степеней защиты для ЭП, запитанных от распределительных шкафов (ШР) (автомат ввода низкого напряжения в РУ 0,4 кВ, автомат или предохранители на линиях, отходящих к ШР от ТП, и автоматы или предохранители на линиях ШР – ЭП), и две ступени для мощных ЭП, запитанных непосредственно от ТП, не считая аппарата управления самим ЭП.

Расчеты по отклонениям напряжения (табл. 4.3) и токам КЗ проводятся для одной цепочки, начиная с ГПП или ЦРП до наиболее мощного и удаленного ЭП. До начала расчетов следует составить расчетную схему по образцу рис. 4.7 с указанием всех коммутирующих и защитных в данной цепочке, их номинальных токов и уставок трогания защиты при КЗ, а также сечений проводов, шинопроводов и кабелей, а для определения токов однофазного КЗ – материал и сечения проводников зануления, а затем составить схемы замещения для расчета трехфазного и однофазного токов КЗ. Расчетные точки КЗ для проверки аппаратов на термическую и динамическую устойчивость и отключающую способность нужно выбрать в начале защищаемого участка, а для проверки надежности отключения КЗ в конце защищаемой линии также и в конце линии. Обычно для проверки аппаратов защиты достаточно рассмотреть в низковольтной сети три-четыре точки КЗ (на шинах 0,4 кВ ТП, шинах распределительных шкафов и у электроприемника).

Более полные сведения по окончательно выбранной и рассчитанной цеховой сети сводятся в табл. П.4.16.

Источник

Что такое селективность автоматических выключателей + принципы расчета селективности

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.

Читайте также:  Дренажный насос с внутренним поплавковым выключателем

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.

Читайте также:  Пошаговая установка выключателя света

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:

  1. Установки должны иметь один источник напряжения.
  2. Все важные расчетные точки должны хорошо просматриваться. С учетом этого требования необходимо выбирать масштаб.
  3. 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.

Источник