Cелективность автоматических выключателей

Характеристики срабатывания защитных автоматических выключателей

Класс АВ, определяющийся этим параметром, обозначается латинским литером и проставляется на корпусной части автомата перед цифрой, соответствующей номинальному току.

В соответствии с классификацией, установленной ПУЭ, защитные автоматы подразделяются на несколько категорий.

Автоматы типа МА

Отличительная черта таких устройств – отсутствие в них теплового расцепителя. Аппараты этого класса устанавливают в цепях подключения электрических моторов и других мощных агрегатов.

Приборы класса А

Автоматы типа А, как было сказано, обладают самой высокой чувствительностью. Тепловой расцепитель в устройствах с времятоковой характеристикой А чаще всего срабатывает при превышении силой тока номинала АВ на 30%.

Катушка электромагнитного расцепления обесточивает сеть в течение примерно 0,05 сек, если электроток в цепи превышает номинальный на 100%. Если по какой-либо причине после увеличения силы потока электронов в два раза электромагнитный соленоид не сработал, биметаллический расцепитель отключает питание в течение 20 – 30 сек.

Автоматы, имеющие времятоковую характеристику А, включаются в линии, при работе которых недопустимы даже кратковременные перегрузки. К таковым относятся цепи с включенными в них полупроводниковыми элементами.

Защитные устройства класса B

Аппараты категории B обладают меньшей чувствительностью, чем относящиеся к типу A. Электромагнитный расцепитель в них срабатывает при превышении номинального тока на 200%, а время на срабатывание составляет 0,015 сек. Срабатывание биметаллической пластины в размыкателе с характеристикой B при аналогичном превышении номинала АВ занимает 4-5 сек.

Оборудование этого типа предназначено для установки в линиях, в которые включены розетки, приборы освещения и в других цепях, где пусковое повышение электротока отсутствует либо имеет минимальное значение.

Автоматы категории C

Устройства типа C наиболее распространены в бытовых сетях. Их перегрузочная способность еще выше, чем у ранее описанных. Для того, чтобы произошло срабатывание соленоида электромагнитного расцепления, установленного в таком приборе, нужно, чтобы проходящий через него поток электронов превысил номинальную величину в 5 раз. Срабатывание теплового расцепителя при пятикратном превышении номинала аппарата защиты происходит через 1,5 сек.

Установка автоматических выключателей с времятоковой характеристикой C, как мы и говорили, обычно производится в бытовых сетях. Они отлично справляются с ролью вводных устройств для защиты общей сети, в то время как для отдельных веток, к которым подключены группы розеток и осветительные приборы, хорошо подходят аппараты категории B.

Автоматические выключатели категории Д

Эти устройства имеют наиболее высокую перегрузочную способность. Для срабатывания электромагнитной катушки, установленной в аппарате такого типа, нужно, чтобы номинал по электротоку защитного автомата был превышен как минимум в 10 раз.

Срабатывание теплового расцепителя в этом случае происходит через 0,4 сек.

Устройства с характеристикой D наиболее часто используются в общих сетях зданий и сооружений, где они играют подстраховочную роль. Их срабатывание происходит в том случае, если не произошло своевременного отключения электроэнергии автоматами защиты цепи в отдельных помещениях. Также их устанавливают в цепях с большой величиной пусковых токов, к которым подключены, например, электромоторы.

Защитные устройства категории K и Z

Автоматы этих типов распространены гораздо меньше, чем те, о которых было рассказано выше. Приборы типа K имеют большой разброс в величинах тока, необходимых для электромагнитного расцепления. Так, для цепи переменного тока этот показатель должен превышать номинальный в 12 раз, а для постоянного – в 18. Срабатывание электромагнитного соленоида происходит не более чем через 0,02 сек. Срабатывание теплового расцепителя в таком оборудовании может произойти при превышении величины номинального тока всего на 5%.

Этими особенностями обусловлено применение устройств типа K в цепях с исключительно индуктивной нагрузкой.

Приборы типа Z тоже имеют разные токи срабатывания соленоида электромагнитного расцепления, но разброс при этом не столь велик, как в АВ категории K. В цепях переменного тока для их отключения превышение токового номинала должно быть трехкратным, а в сетях постоянного – величина электротока должна быть в 4,5 раза больше номинальной.

Аппараты с характеристикой Z используются только в линиях, к которым подключены электронные устройства.

Наглядно про категории автоматов на видео:

Селективность — защита

Селективность защиты не нарушается при внешних коротких замыканиях независимо от состояния фиксации элементов за шинами.
 

Селективность защиты обеспечивает отключение минимального числа потребителей при повреждении какого-либо участка. Для обеспечения селективности защиты ближайшие к потребителю выключатели должны иметь наименьшую и по мере приближения к источнику питания — возрастающую выдержку времени при отключении. Разность значений времени отключения двух последовательно расположенных выключателей между источником питания и потребителем называется ступенью селективности.
 

Селективность защиты в электрических сетях — избирательность при автоматическом отключении участков сети. Например, при коротком замыкании в сети участок сети с коротким замыканием должен отключиться аппаратом, расположенным перед этим участком, а не аппаратом, расположенным ближе в источнику питания, так как последний может включать и другие участки сети.
 

Селективность защиты с отсечкой трансформатора, имеющей время 0 5 сек, обеспечивается.
 

Селективность защиты плавкими предохранителями в разомкнутых сетях, как было показано выше ( см. § 2.4), достигается или путем соответствующего выбора номинальных токов плавких вставок последовательно установленных предохранителей, или путем соответствующего выбора площадей поперечного сечения плавких вставок.
 

Селективность защиты питающих линий и подстанции обеспечивается всегда, так как предохранители перегорают практически мгновенно.
 

Выбор плавких вставок предохранителей для трехфазных трансформаторов.

Для селективности защиты трансформаторов предохранители выбираются по номинальной силе тока плавкой вставки, исходя из следующих соображений: а) предохранители на стороне низшего напряжения должны защищать трансформатор от перегрузок и от коротких замыканий в сети низкого напряжения. Главный предохранитель на стороне низшего напряжения выбирают по номинальному току трансформатора. При наличии на стороне низшего напряжения нескольких ответвлений для защиты от перегрузок устанавливаются на ответвлениях предохранители, выбираемые по току ответвления; глаиный предохранитель является в этом случае защитой от коротких замыканий на оборке и резервной защитой по отношению к предохранителям ответвлений; б) предохранители на стороне высшего напряжения предназначаются для защиты от повреждений внутри трансформатора и от коротких замыканий на стороне высшего напряжения. Эти предохранители выбирают на 2 — 3-здратный ток для трансформаторов мощностью до 180 ква и на 1 5 — 2-кратный ток для трансформаторов мощностью до 320 ква.
 

Схема включения максимального реле.| Схема включения максимального реле совместно с реле времени и сигнальным реле.

Обеспечение селективности защиты различных участков сети вызывает необходимость — определенной последовательности срабатывания реле, установленных в различных ее участках.
 

Чтобы обеспечить селективность защиты при возможных отклонениях параметров вставок, допущенных при их изготовлении, а также при различных условиях работы предохранителя ( в зависимости от места его установки), необходимо подбирать соответственно величины номинальных токов плавких вставок предохранителей на двух смежных участках линии.
 

Чтобы обеспечить селективность защиты, токи плавких вставок предохранителей или расцепителей автоматов, установленных в одной цепи, должны по возможности отличаться не менее чем на две ступени.
 

Чтобы обеспечить селективность защиты при возможных отклонениях параметров вставок, допущенных при их изготовлении, а также при различных условиях работы предохранителя ( в зависимости от места его установки), необходимо подбирать соответственно номинальные токи плавких вставок предохранителей на двух смежных участках линии.
 

Быстродействие и селективность защиты являются требованиями противоположного характера, и во многих случаях достижение одного из них идет в ущерб другому. В конкретных условиях при выборе рационального технического решения приходится находить компромиссное решение

При выборе типа защиты целесообразно учитывать степень важности защищаемого объекта. Более совершенная и дорогостоящая защита оправдывает себя при мощных преобразовательных установках, не допускающих даже кратковременного перерыва электропитания.
 . В противном случае селективность защиты при внешних коротких замыканиях нарушается

Для второй ступени защиты расчет параметров производится аналогично.
 

В противном случае селективность защиты при внешних коротких замыканиях нарушается. Для второй ступени защиты расчет параметров производится аналогично.
 

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:

• 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.

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.

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.

Полная селективность между модульными автоматическими выключателями

Как правило, специалисты решают задачу согласования рабочих характеристик модульных автоматических выключателей со стороны питания и нагрузки, используя токовый метод. Он основан на выборе аппаратов защиты с разными уставками по току, причём более высокие значения должно иметь оборудование на стороне питания. Для подбора автоматических выключателей используются таблицы селективности и специальное программное обеспечение. Но даже такая тщательная проработка схемы позволяет добиться лишь частичной координации рабочих характеристик модульных автоматических выключателей. Полная селективность обеспечивается только в распределительных боксах, где расчётные токи к.з. небольшие, что на самом деле редкость. Как правило, даже в квартирных щитах достигается лишь частичная селективность. Рассмотрим такой пример – в электрическом шкафу установлены автоматические выключатели с характеристикой С. Номинальный ток вводного аппарата – 32А, устройства на отходящей линии – 16А. Нижняя граница зоны срабатывания вводного автомата 5In=5·32=160А. Она же является и верхней границей срабатывания для нижестоящего автомата. 1 Очевидно, что в данном случае полная селективность не обеспечивается.

Часто задача согласованной работы автоматических выключателей со стороны нагрузки и питания во всём диапазоне сверхтоков остаётся нерешённой, что приводит к авариям. «Не так давно в одном крупном банке из-за чайника, случайно включённого в розетку «чистых» сетей 1 , и отсутствия полной селективности в распределительных шкафах были обесточены все компьютеры на этаже, что привело к потере полугодового отчёта», — рассказывает Алексей Азаров, начальник отдела электрических сетей и систем компании «ЭкоПрог».

До недавнего времени полную селективность можно было реализовать, установив в качестве вводного устройства в распределительном щите вместо модульного автоматического выключателя аппарат в литом корпусе. Для указанного оборудования возможны такие способы координации рабочих характеристик, как временной, энергетический и зонный 2 . Но данное решение не всегда целесообразно, так как оно приводит к таким последствиям, как:

• удорожание проекта;
• увеличение занимаемых распределительными шкафами площадей – аппараты в литом корпусе и воздушные автоматические выключатели по своим габаритам значительно превосходят модульное оборудование;
• сложности в установке и эксплуатации (аппараты в литом корпусе оснащаются электронными расцепителями, которые нуждаются в настройке).

«Заменить модульные автоматические выключатели на аппараты защиты другого типа для инженера означает пожертвовать компактностью и единообразием технических решений, а это не всегда возможно, — утверждает Павел Томашёв, инженер по группе изделий компании АББ, лидера в производстве силового оборудования и технологий для электроэнергетики и автоматизации. — Специально для того, чтобы решить проблему обеспечения полной координации между модульными аппаратами защиты, наша компания разработала новый селективный автоматический выключатель серии S750DR. Данное устройство – новинка для нашей страны. Оно представляет решение для достижения согласованности рабочих характеристик, при котором невозможно одновременное отключение вышестоящего и нижестоящего аппаратов. В данном модульном автоматическом выключателе реализован дополнительный токовый путь, благодаря которому обеспечивается задержка срабатывания по времени. Линейка автоматических выключателей S750DR включает в себя аппараты от 0,5 до 63А».

Селективный модульный автоматический выключатель обеспечивает координацию рабочих характеристик аппаратов защиты независимо от напряжения сети. Такой аппарат защиты не требует дополнительного питания для замыкания/размыкания контактов и для выполнения защитной функции, поскольку устройство является электромеханическим.

Основные методы обеспечения селективности

Комплектация приборов в единую систему происходит в соответствии с главным требованием – при любом возникновении аварийной ситуации или образовавшемся повреждении должен сработать автомат, находящийся от места замыкания на самом приближенном расстоянии, а все остальные приборы находятся по-прежнему в замкнутом положении. Примером может быть неисправность поблизости розетки, когда происходит срабатывание выключателя розеточной группы определенного помещения, а все другие приборы продолжают находиться в рабочем состоянии.

Необходимо детальнее определится с практически существующими способами:

Токовая селективность

Вид, при котором существует прямая зависимость между силой тока при коротком замыкании и минимальным расстоянием от участка замыкания к источнику – токовая селективность. На практике этот метод выглядит следующим образом – со стороны питания производится установка автомата с защитой такого исполнения, которое не допускает срабатывания при возникновении на участке нагрузки короткого замыкания. Для отключения автомата в случае замыкания его установка должна быть выполнена на стороне нагрузки. Наглядное изображение этого типа селективности выполнено на рисунке ниже:

Временной тип

На время срабатывания влияет следующий вид селективности – временной. Он выполняется способом установки автомата вблизи источника питания. При этом в первую очередь по отношению к месту замыкания будет срабатывать ближайшее к нему устройство. А все остальные из-за большего времени отключаться не будут.

Зонная селективность

Передача сигнала блокировки на уровень защиты с более высокими параметрами выполняется автоматом в случае превышения уставки тока короткого замыкания. Выключатель выполняет функцию проверки до момента срабатывания поступления такого же сигнала с нагрузочной стороны. Этим способом осуществляется срабатывание только в случае сигнала со стороны питания, все другие устройства будут находиться во включенном состоянии.

На рисунке изображен процесс в схематическом виде:

Времятоковая селективность

Большую актуальность данный тип имеет во всех защитных устройствах, обладающих времятоковыми характеристиками. Главный принцип рассматриваемого вида селективности состоит в потребности правильного подбора выключателей с такими параметрами, которые способны обеспечить более быстрое срабатывание системы защиты с нагрузочной стороны. Это должно происходить при любых параметрах тока гораздо быстрее, чем срабатывание выключателя со стороны источника питания.

Объективный анализ подобного явления возможен при рассмотрении самых плохих условий. Для примера попробуем разобраться в происходящем, допуская срабатывание выключателя со стороны питания по собственной нижней кривой, а устройство с нагрузочной стороны отключается на самом пике верхней кривой. Непременное условие состоит в том, чтобы зоны срабатывания для обоих приборов никоим образом не пересекались.

Вот как это выглядит в нашем конкретном случае – имеется схема, в которую входят автоматы «А» и «В». По заданным параметрам селективности необходимо, чтобы при токе одинакового значения первым всегда срабатывало устройство «В».

На рисунке, расположенном вверху, вы можете увидеть наиболее подходящий вариант расположения времятоковых кривых для обоих автоматов.

На представленном изображении можно убедиться в том, что при одинаковом значении тока первым произойдет отключение прибора «В».

Срабатывание данного устройства обеспечивает необходимую селективность. Итогом этого процесса является то, что питающая среагировавший автомат шина останется под напряжением.

Избежать негативных последствий перенапряжения или замыкания и обеспечить качественную защиту системы проводки можно проверенным способом. Еще на этапе проектирования и в процессе планировки схемы электроцепей и оборудования требуется тщательная разработка с обязательным учетом параметров селективности.

Таким образом, потребитель получает в свое распоряжение функцию автоматического определения зоны, где возникла неисправность, и локального отключения определенного участка без потери работоспособности остальных.

Все используемое оборудование снабжается максимально эффективной защитой, что обеспечивает безопасность людей и значительно повышает сроки эксплуатации электропроводки и бытовых приборов.

← Предыдущая страница Следующая страница →

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.

На карту наносят характеристики автоматов, подключенных последовательно друг за другом. Саму схему строят в осях

Подключаем без заземления

Как правильно подключить УЗО

Подключение УЗО в отсутствии заземления делается достаточно часто во многих квартирах и старых домах. Так как в домах старого образца обычно встречаются силовые кабеля с одной фазой и нулем, то заземление подключить нет возможности. Чтобы сделать заземление понадобится устанавливать заземляющий защитный контур по периметру здания, обязательно менять всю проводку, чтобы поместить новый кабель с «землей». Только подключение такой жилы к специальному проводнику на розетки или отдельным контактам на мощных бытовых приборах позволит сделать заземление в квартире или частном доме. Совместив такие защитные меры вместе с УЗО и автоматическим выключателем, можно обеспечить жилое здание всеми необходимыми мера для предотвращения несчастных случаев.

Однако у многих людей просто нет возможности сделать замену всей проводки в квартире, так как не сегодняшний день это дорогостоящее обновление. По этой причине устанавливается УЗО без заземления. Несмотря на то, то электрическая сеть не имеет заземления, не стоит игнорировать подключение устройства защитного отключения. Само защитное оборудование не имеет клемм для заземляющего проводника. В нем есть места для подсоединения фазы и рабочего нуля. Так как это устройство имеет совершенно другое назначение, то для него нет необходимости делать отдельные точки для заземления.

Схема подключения двухполюсного УЗО

Подключенное УЗО в отсутствии заземления, рассчитывают на то, что оно будет отключать подачу электроэнергии в сеть при изменении потенциалов входящего и исходящего тока. Потому, если в доме нет заземляющей конструкции и не проведен трехжильный провод, также нет причин отказываться от подключения других типов защитного оборудования. Желательно одновременно устанавливать устройство защитного отключения и автоматический выключатель. Последний прибор позволит предотвратить в квартире или частном доме короткое замыкание при повреждении кабеля, а также уберечь перегорание бытовой техники при скачках напряжения в электрической сети. От такого УЗО уберечь и предупредить не может. Оно предназначено для предотвращения утечки переменного тока в цепи.

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), нельзя применять УЗО, которые реагируют на дифференциальный ток в трехфазных цепях на четыре провода (заземление объединено с рабочим нулем). Если делать монтаж устройства защитного отключения на всю электрическую сеть, то такая схема будет более простая. При подключении УЗО без заземления обязательно нужно знать параметры силового кабеля, который проложен в частном доме или квартире, а также суммарное значение силы тока, рассчитывая одновременное подключение всех бытовых приборов к сети.

Обычно схема монтажа защитного оборудования предусматривает последовательное подключение всех элементов. Даже если в новой схеме будут внесены изменения с добавлением нового источника или элемента, последовательность не должна быть нарушена. В таком случае, он просто будет подсоединен на соответствующем участке электрической цепи. При однофазной электрической проводке, в которой нет заземляющей жилы, устройство защитного отключения должно размещаться перед распределительным щитком и перед счетчиком энергоснабжения. Затем идут автоматические выключатели (если их больше одного) и выравниватель напряжения. При соблюдении такой схемы можно осуществить полный контроль всей проводки в доме, а не отдельного ее ответвления.

Для отдельных веток с мощным электрическим оборудованием устанавливаются автоматические выключатели, которые будут реагировать на высокое напряжение, не отключая электроснабжение по всему дому. Самая распространенная схема при подключении УЗО является та, которая предназначена для однофазного силового кабеля с напряжением на 220 вольт. Если же у хозяев есть желание поставить менее мощное защитное оборудование на каждую линию с мощной техникой, то такая схема будет иметь несколько другой вид. Так рекомендуется делать подключения отдельно для ванной комнаты, гаража или мастерской, подвала, а также для кухни. Нередко бывают большие студийные кухни, где к цепи подсоединяют одновременно достаточно много электрических приборов. В такой ситуации целесообразно разделить жилой дом и прилегающие помещения на отдельные участки с потреблением электроэнергии, обеспечив каждому независимую защиту.

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.