Kolika je selektivnost zaštite u električnim instalacijama

Prilikom rada i projektiranja električnog kruga uvijek se pozornost posvećuje pitanjima njegove sigurne uporabe. U tu svrhu svi električni uređaji su zaštićeni posebnim uređajima koji su odabrani i postavljeni strogo prema određenom hijerarhijskom odnosu.

Na primjer, kada se mobilni telefon puni, njegov protok kontrolira zaštita ugrađena u bateriju. Prekida struju punjenja na kraju izgradnje kapaciteta. Kada dođe do kratkog spoja unutar baterije, osigurač ugrađen u punjaču pregori i prekine strujni krug.

Ako se to iz nekog razloga ne dogodi, tada kvar u utičnici kontrolira prekidač na ploči stana, a njegov rad osigurava glavni stroj. Ovaj slijed alternativnih radnji obrane može se dalje razmatrati.

Njegovi modeli su određeni principom selektivnosti, koji se također naziva selektivnost, naglašavajući funkciju odabira ili određivanja mjesta kvara koji treba onemogućiti.

Vrste selektivnosti

Metode selektivnosti električne zaštite formiraju se tijekom izrade projekta i održavaju tijekom rada na način da se pravovremeno identificira mjesto nastanka kvara na električnoj opremi i odvoji ga od radnog kruga s najmanjim gubicima za njega.

U ovom slučaju područje pokrivenosti zaštite dijeli se prema selektivnosti na:

1. apsolutan;

2. srodnik.

Prva vrsta zaštite potpuno kontrolira radni prostor i popravlja oštećenja samo u njemu. Ugrađeni električni uređaji rade na ovom modelu. prekidači.

Uređaji izgrađeni na relativnoj osnovi obavljaju više funkcija. Oni isključuju kvarove u svojoj zoni i susjednim, ali kada u njima nisu radile zaštite apsolutnog tipa.

Dobro podešena zaštita definira:

1. mjesto i vrstu oštećenja;

2. razlika između nenormalnog, ali dopuštenog načina rada od situacije koja može uzrokovati vrlo ozbiljne štete na opremi električne instalacije u kontroliranom području.

Uređaji konfigurirani samo u prvoj akciji obično rade na nekritičnim mrežama do 1000 volti. Za visokonaponske električne instalacije pokušati primijeniti oba principa. U tu svrhu, u zaštitu su uključeni:

• sheme blokiranja;

• Precizni mjerni uređaji;

• sustavi razmjene informacija;

• posebni logički algoritmi.

Zaštita od prekomjerne struje koja iz bilo kojeg razloga premašuje nazivno opterećenje osigurana je između dva serijski spojena prekidača.U tom slučaju prekidač koji je najbliži korisniku s kvarom mora isključiti kvar otvaranjem svojih kontakata, a daljinski mora nastaviti davati napon svom dijelu.

U ovom slučaju razmatraju se dvije vrste selektivnosti:

1. dovršeno;

2. djelomičan.

Ako zaštita koja je najbliža kvaru može u cijelosti otkloniti kvar u cijelom rasponu podešavanja bez aktiviranja daljinskog prekidača, tada se smatra završenim.

Djelomična selektivnost svojstvena je zaštiti na kratkim udaljenostima konfiguriranoj za rad do neke granične selektivnosti Is. Ako se prekorači, aktivira se daljinski prekidač.

Zone preopterećenja i kratkog spoja u selektivnim zaštitama

Strujna ograničenja navedena za rad automatski sigurnosni prekidači, dijele se u dvije grupe:

1. režim preopterećenja;

2. područje kratkog spoja.

Radi lakšeg objašnjenja, ovaj princip se primjenjuje na strujne karakteristike prekidača.

Postavljeni su za rad u zoni preopterećenja s nazivnim strujama do 8 ÷ 10 puta.

U ovom području uglavnom djeluju toplinski ili termomagnetski zaštitni okidači. Struje kratkog spoja vrlo rijetko padaju u ovu zonu.

Zona pojave kratkog spoja obično je popraćena strujama koje premašuju nazivno opterećenje prekidača za 8 ÷ 10 puta i karakteriziraju ozbiljno oštećenje električnog kruga.

Za njihovo isključivanje koriste se elektromagnetski ili elektronički okidači.

Metode stvaranja selektivnosti

Za nadstrujno područje stvaraju se zaštite koje rade na principu selektivnosti vremenske struje.

Zona kratkog spoja formira se na temelju:

1. trenutni;

2. privremeni;

3. energija;

4. selektivnost područja.

Vremenska selektivnost stvara se odabirom različitih vremenskih odgoda za zaštitni rad. Ova se metoda može primijeniti čak i na uređaje s istom postavkom struje, ali različitim vremenskim rasporedom kao što je prikazano na slici.

Na primjer, zaštita br. 1 koja je najbliža opremi postavljena je da radi u slučaju kratkog spoja s vremenom blizu 0,02 s, a njen rad osigurava udaljeniji br. 2 s postavkom od 0,5 s.

Najdalja zaštita s vremenom gašenja od jedne sekunde podržava rad prethodnih uređaja u slučaju eventualnog kvara.

Selektivnost struje regulirana za rad kada su prekoračena dopuštena opterećenja. Ugrubo se ovaj princip može objasniti na sljedećem primjeru.

Tri zaštite u seriji nadziru struju kratkog spoja i konfigurirane su za rad s vremenom od 0,02 s, ali s različitim postavkama struje od 10, 15 i 20 ampera. Stoga će se oprema najprije odvojiti od zaštitnog uređaja br. 1, a br. 2 i br. 3 će je selektivno osigurati.

Ostvarivanje vremenske ili strujne selektivnosti u svom najčišćem obliku zahtijeva korištenje osjetljivih strujnih i vremenskih senzora ili releja. U ovom slučaju nastaje prilično složen električni krug, koji u praksi obično kombinira oba razmatrana principa i ne primjenjuje se u svom čistom obliku.

Selektivnost vremenske strujne zaštite

Za zaštitu električnih instalacija s naponom do 1000 volti koriste se automatski prekidači koji imaju kombiniranu vremensko-strujnu karakteristiku.Ispitajmo ovo načelo na primjeru dva serijski spojena stroja smještena na krajevima linije na strani opterećenja i napajanja.

Vremenska selektivnost određuje kako je prekidač postavljen da se aktivira kada je u blizini potrošača, a ne na kraju generatora.

Lijevi grafikon prikazuje slučaj najduljeg vremena okidanja gornje zaštitne krivulje na strani opterećenja, a desni prikazuje najkraće vrijeme prekidača na kraju napajanja. To omogućuje detaljniju analizu manifestacije selektivnosti zaštita.

Prekidač «B» koji se nalazi bliže isporučenoj opremi, zbog korištenja selektivnosti vremenske struje radi ranije i brže, a prekidač «A» ga zadržava u slučaju kvara.

Strujna selektivnost zaštite

U ovoj metodi, selektivnost se može formirati stvaranjem određene mrežne konfiguracije, na primjer uključene u krug kabela ili nadzemnog dalekovoda, koji ima električni otpor. U tom slučaju vrijednost struje kratkog spoja između generatora i potrošača ovisi o mjestu kvara.

Na napojnom kraju kabela imat će maksimalnu vrijednost od recimo 3 kA, a na suprotnom kraju minimalnu vrijednost od recimo 1 kA.

U slučaju kratkog spoja u blizini sklopke A, zaštita kraja B (I kz1kA) ne bi trebala raditi, tada bi trebala ukloniti napon s opreme. Za ispravan rad zaštita potrebno je uzeti u obzir veličinu stvarnih struja koje prolaze kroz sklopke u hitnom načinu rada.

Treba imati na umu da je za osiguranje pune selektivnosti ovom metodom neophodan veliki otpor između dva prekidača, koji se može formirati zbog:

• produžena strujna linija;

• postavljanje namota transformatora;

• uključivanje u prekid kabela sa smanjenim presjekom ili na druge načine.

Stoga je kod ove metode selektivnost često djelomična.

Vremenska selektivnost zaštite

Ova metoda selektivnosti obično nadopunjuje prethodnu metodu, uzimajući u obzir vremena:

• određivanje zaštitom mjesta i početak razvoja kvara;

• okidač pri isključivanju.

Formiranje algoritma zaštitnog rada provodi se zbog postupne konvergencije trenutnih postavki i vremena kada se struje kratkog spoja kreću prema izvoru napajanja.

Vremensku selektivnost mogu stvoriti strojevi s istim nazivnim strujama kada imaju mogućnost podešavanja kašnjenja odgovora.

Ovom metodom zaštite prekidača B kvar se isključuje, a prekidač A — kontroliraju cijeli proces i spremni su za rad. Ako se tijekom vremena predviđenog za djelovanje zaštite B kratki spoj ne otkloni, kvar se otklanja djelovanjem zaštite na strani A.

Energetska selektivnost zaštita

Metoda se temelji na upotrebi posebnih novih tipova prekidača, izrađenih u lijevanom kućištu i sposobnih za rad što je brže moguće kada struje kratkog spoja još nisu imale vremena postići svoje maksimalne vrijednosti.

Brzinski automati ove vrste rade nekoliko milisekundi dok su prolazne aperiodične komponente još aktivne.U takvim uvjetima, zbog velike dinamike toka opterećenja, teško je uskladiti stvarne radne vremensko-strujne karakteristike zaštita.

Krajnji korisnik ima malo ili nimalo tragova karakteristika energetske selektivnosti. Proizvođač ih daje u obliku grafikona, programa za izračun, tablica.

Ova metoda mora uzeti u obzir specifične radne uvjete za termomagnetske i elektroničke okidače na opskrbnoj strani.

Zonska selektivnost obrane

Ova vrsta selektivnosti je vrsta vremenske karakteristike. Za njegov rad sa svake strane koriste se uređaji za mjerenje struje između kojih se neprestano razmjenjuju informacije i uspoređuju vektori struje.

Selektivnost zona može se formirati na dva načina:

1. Signali s oba kraja nadziranog područja šalju se u uređaj za nadzor logičke zaštite u isto vrijeme. Uspoređuje vrijednosti ulaznih struja i određuje prekidač za otvaranje;

2. informacija o precijenjenim vrijednostima strujnih vektora s obje strane dolazi u obliku signala blokade u logički dio zaštite na višoj razini hijerarhije na strani napajanja. Ako postoji signal za blokiranje ispod, tada je nizvodni prekidač isključen. Kada donja zabrana okidanja nije primljena, napon se uklanja s gornje zaštite.

S ovim metodama, gašenje je mnogo brže nego s vremenskom selektivnošću. To jamči manje štete na električnoj opremi, manja dinamička i toplinska opterećenja u sustavu.

Međutim, metoda selektivnog zoniranja zahtijeva stvaranje dodatnih složenih tehničkih sustava za mjerenje, logiku i razmjenu informacija, što povećava cijenu opreme. Iz tih razloga, ove tehnike visokofrekventnog blokiranja koriste se u dalekovodima i visokonaponskim trafostanicama koji kontinuirano prenose velike tokove snage.

U tu svrhu koriste se brzi zračni, uljni ili SF6 prekidači koji mogu uključiti velika strujna opterećenja.