Что такое селективность – советы электрика

Селективность: Краткие заметки и идеи

Что такое селективность – советы электрика

Макеты модульки ABB

Делаю мелкую заметку, потому что давно пора ей появиться: задрался я одно и тоже в х рассказывать. И сразу предупреждаю: я сам учусь (и рад делать это всю жизнь, познавая мир), поэтому я пока не разобрался глубоко в том, как это всё работает.

Но я достаточно понял, чтобы объяснить себе и всем на пальцах, почему в некоторых случаях автоматы будут срабатывать одновременно при коротком замыкании, а не друг за другом. Наука, область расчётов и само свойство того, чтобы при нештатных ситуациях отрубился только нижестоящий автомат в щите, называется селективность.

Можно говорить «селективность соблюдается», а можно «рассчитать селективность», а можно «селективный автомат».

То, что я хочу пояснить, на самом деле просто и тупо. Но почему-то много народа на этом моменте спотыкается. Нас интересует, почему в варианте щита «вводной автомат на 50А и автомат в щите на 16А» не всегда будет вырубаться только мелкий автомат на 16А (например при замыкании в розетке), а часто ещё и весь вводной автомат.

Вокруг этого тоже ходится всякая мистика, как вокруг УЗО.

На форумах тоже дерутся на тему «А у меня вот стоит 50А на вводе и всё хорошо работает» или «А у меня стоит 32А на вводе и тоже сначала первым 16А выбивает, это потому что у меня ИЭК» или «А у меня и 50А выбивает и 10А выбивает одновременно и я затрахался производителей подбирать, чтобы не выбивало; поставил в квартирном щите ещё один автомат на 40А на ввод — так теперь все три выбивает». А ещё из-за этого народ начинает мыслить в немного не ту сторону. Например хочет поставить на ввод автомат категории отключения D (тут можно вспомнить про эти буквы), шоб не выбивало. И не понимает, что такой автомат вообще не сможет вырубить вводной кабель щита, если что-то случится.

А на самом деле всё крутится вокруг одной простой штуки: ТОК КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ. Вот именно из-за него у нас то соблюдается селективность, а то нет, и то все автоматы в цепочке срабатывают, а то только групповой. А то и групповой может не сработать, если он неверно выбран. Попробуем разобраться?

Вспоминаем простую физику из средней школы. Если кто помнит, там были всякие скучные задачки вида «В цепи с питанием 12 вольт находятся три сопротивления номиналами по 10, 3 и 8 ом. Рассчитайте ток в цепи и напряжение на каждом из сопротивлений». Все эти задачки были скучны, потому что они абстрактны.

Вообще, абстрактное обучение — это жопа.

Считается, что оно должно развивать широту и ассоциативность мышления, но на деле оно их убивает: нахрен запоминать что-то, если не понимаешь зачем запоминать? А вот когда тебе поясняют на примере, а потом говорят «действуй по тому же принципу», то обучение идёт в сто раз легче и интересней.

Так вот давайте попробуем сообразить, чего у нас будет в цепи, если случится короткое замыкание. Сначала надо понять, а вообще что для нас эта «цепь» и какая она. И вот тут-то и лежит самое интересное, про которое все и забывают. То что цепь питания нашей розетки начинается от силовой подстанции (ТП — трансформаторная подстанция или некоторый вид дур)! Вот как это всё может выглядеть:

Схема питания розетки от подстанции

Если это всё сообразить, то сразу же уже отметается куча идиотов, которые, например, заставляют ставить два автомата в вводном щитке дачного дома: один до счётчика, а другой — после.

И поясняют это как «ну так при замыкании ток до счётчика не дойдёт, его этот автомат, который после счётчика стоит, и отключит и дальше не пустит». Это всё — полный бред и маразм.

Вот как пойдёт ток: от подстанции, по кабелю, который питает дом, через щитовую дома, через этажный стояк, через этажный щиток, вводной автомат там, через кабель до квартирного щита, через его провода, через автомат в нём, через кабель розетки — и до самой розетки и до места замыкания.

Путь тока короткого замыкания (от подстанции)

Вот мы и получили нашу задачку из физики. Ведь кабели имеют внутреннее сопротивление, а подстанция способна выдать очень большой ток (представляете — мощный трансформатор в ней, который питает несколько домов, замкнуть накоротко). И вот этот вот ток течёт по всем кабелям и проводам, и ограничивается только внутренним сопротивлением этих кабелей.

Что нам там физика говорит про последовательное соединение? Она говорит, что общее сопротивление цепи будет равно сумме отдельных сопротивлений, а ток… а вот ток будет ОДИНАКОВЫЙ на всех участках этой цепи! То есть, получаем вот чего: ток, который потечёт от подстанции до розетки (через все щиты и автоматы в них) будет зависеть от:

  • Мощности подстанции: чем она больше, тем меньше сопротивление самих обмоток трансформатора и больше ТКЗ.
  • Сечения питающих кабелей: чем больше сечение кабеля (а оно зависит от того тока, который мы будем по нему гонять), тем меньше его сопротивление и опять же больше ТКЗ.
  • Длины кабелей. Чем она больше — тем больше сопротивление кабелей и меньше ТКЗ.

Есть определённые методы, как всё это подсчитать. И в некоторых случаях (для всяких офисов и промышленных фигней) этот ТКЗ ОБЯЗАТЕЛЬНО надо считать. Этот момент я не изучал и хочу как-нибудь взять урок у камрада Alexiy.

В любом случае для этого расчёта надо или докопаться до главного инженера здания, который должен поднять проект этого здания и вытащить оттуда данные.

А если ему лень, не может или этого нет — то надо поднимать все данные на кабели, на модель трансформатора в подстанции — и считать всё самому.

Величина ТКЗ и отключающая способность

Сначала потрепемся про этот момент. Вот все знают, что на автомате в квадратике есть некоторые цифры. Обычно это «6000» или «4500» для бюджетных серий.

Это число тока замыкания в амперах (тот самый наш ТКЗ), который автомат сможет нормально и штатно отключить много-много раз.

Представляете, как интересно и круто: маленький автомат в 17,5 мм шириной может погасить адскую плазму с током до 6000 ампер!

Причём оказывается, есть номинальная отключающая способность и предельная. Ток номинальной отключающей способности автомат должен отключить три раза за минуту и при этом должен и дальше работать как обычно. А в предельной — три раза за минуту выключить и дальше работать не обязан.

Это знание меня навело на интересную мысль: в некоторых форумах про ИЭКовские и аналогичные китайские автоматы писали то, что они три раза замыкание отключают и потом ломаются.

Так вот не мухлюет ли кто-то там с этими параметрами и не выдаёт ли предельную способность за номинальную?

Возвращаемся к ТКЗ. Так вот в некоторых случаях может быть вот какое западло. Например, снимаем мы помещение на каком-нибудь старом заводе. Подстанция там мощная, потому что рассчитана на кучу адских станков. Положим, нам выделили автомат на 50А.

НО линия у нас длинная (например, метров 100 от щитовой цеха), и вместо кабеля сечением в 10..

16 квадратов мы должны заложить кабель сечением на 35 квадратов, чтобы из-за длинной линии у нас не было потерь напряжения (эти сечения взяты от балды для примера).

И из-за этого может получиться так, что благодаря большому сечению кабеля мы получим большой ТКЗ. И иногда может ДАЖЕ не хватить обычной модульки: она просто не пройдёт по отключающей способности. То есть, обычный автомат на 50А просто ВЗОРВЁТСЯ при замыкании, а не отключит ввод.

В этом случае нам понадобятся автоматы с большей отключающей способностью. Например, есть автоматы серии S200P, у которых она 10 кА (или дифавтоматы серии DS202C тоже на 10 кА) или серии S800 (10..25 кА). А в некоторых случаях вообще понадобится ставить автомат в литом корпусе (20..

100 или выше кА), например TMax и TMax XT.

Тут тоже есть хитрая задумка производителей: например кабель из нашего примера на 35 квадратов вы просто не сможете запихать в обычную модульку на 6 кА.

И вот не надо жилы кабеля для этого спиливать! Лучше задумайтесь, почему оно туда не лезет: может быть это сделано не просто так? Поэтому, когда мы собирали щит в СИТИ, то хоть нам и нужен был вводной автомат на 40А, но кабель у нас приходил туда на 70 квадратов.

И вот поэтому для перестраховки (потому что данные про ТКЗ так и не удалось не из кого вынуть) был поставлен автомат с большой отключающей способностью. Во как!

Почему не всегда соблюдается селективность при замыкании?

Ну а теперь возвращаемся к нашей цепочке автоматов. Пущай у нас будет вводной автомат на 63А (поставим ПОБОЛЬШЕ, хехе, ШОП НЕ ВЫБИВАЛО) и автомат на розетку на 16А. Применим наши знания о том, что ТКЗ зависит от всех-всех цепей, начиная от подстанции и то что в момент замыкания ТКЗ будет ВЕЗДЕ одинаковый (цепь же последовательная!).

Ещё раз. За счёт того, что у нас последовательная цепь, ТКЗ в момент замыкания ВЕЗДЕ одинаковый: и в трансформаторе подстанции, и в проводах стояка, и в проводах к розетке.

Что получается? Я точно не знаю, какие ТКЗ бывают в каких домах, но знаю что в некоторых при КЗ рубится и автомат на 16А и ввод на 63А, а в некоторых — нет. Поэтому возьмём значение от балды так, чтобы пример сошёлся. Пусть ТКЗ будет равен в 600А. Это значит что 600А пошло через наш вводной автомат на 63А и через автомат на розетку на 16А.

Значения тока короткого замыкания и автоматы

Внимание, щас будет фокус! В последовательной цепи ток везде одинаковый. Это значит что в одну и ту же секунду 600А прошло через автомат на 16А. И он вообще прям гарантированно обязан отключить линию (даже если это будет D16, то при токах 160..

320А он сработает). И в тот же самый момент времени те же 600А идут через вводной автомат на 63А. C63 сработает в диапазоне 315..630А, а наш ток в 600А в эти пределы попадает. И поэтому вводной автомат на 63А тоже совершенно честно ОБЯЗАН сработать.

Причём если воткнуть групповые автоматы категории B, то ничего может и не измениться: ток-то всё равно течёт одновременно через всю цепь из двух автоматов, и всё. Максимум на что мы можем рассчитывать — это на то, что Bшный автомат успеет сработать быстрее, разомкнуть цепь, и вводной автомат не успеет досработать. А может и успеет.

Вот так и работает эта фишка. Просто? Да до ужаса просто и логично. Но понять это тяжело было даже мне. Точнее, мне было тяжело объяснить другим. Повторю ещё раз: в некоторых случаях ТКЗ настолько большой, что его хватает на то, чтобы сработали оба автомата. Соберём выводы и разные варианты:

  • Вводной автомат мы обязаны выбирать по выделенной мощности и по сечению вводного кабеля. Поставить его ПОБОЛЬШЕ мы не сможем: не выдержит вводной кабель.
  • Заменить категорию вводного автомата (например воткнуть D) мы, может быть, и не сможем: есть риск что такой автомат при настоящем замыкании ввода просто не выключится — не хватит величины ТКЗ для этого.
  • Если стояк гнилой, провода слабые и подстанция старая (или просто линия очень длинная), то в некотором случае ТКЗ может быть вообще очень низким (да хоть 100-150 А), и его просто не хватит, чтобы сработал автомат категории C. И тогда надо ставить автоматы категории B, чтобы они могли сработать. Или дали такую надежду =)

С тем, как всё это проектировать, учитывать и рассчитывать, я пока не разобрался, как уже писал. Существуют специальные программы, которые могут построить кривые срабатывания каждого конкретного автомата и наложить их друг на друга. Если эти кривые перекрываются друг с другом — то автоматы могут сработать одновременно.

А если не пересекаются — то с селективностью всё будет хорошо. А ещё в каталогах модульки есть специальные таблицы, в которых показано при каком ТКЗ какие автоматы могут быть селективными друг с другом. Вот на примере ниже я взял автомат на C63А (красная кривая), на B16 (синяя кривая), C16 (розовая пунктирная кривая).

Программа ABB Curves для построения кривых

И вроде как по этим графикам видно, что при ТКЗ до ~500-600А (шкала там логарифмическая) селективность будет. А при ТКЗ в 1 кА — вообще ни фига не будет. Вот как-то так это можно прикинуть. Этому я ещё хочу поучиться.

Что делать?

А ничего! Есть два варианта: один сложный, а второй — дорогой, но брутальный. Сложный вариант — это поднять докуму и рассчитать ТКЗ на линии.

И после этого посмотреть, чего такого можно воткнуть на ввод так, чтобы и выделенную мощность не превысить, и селективность получить. Или же просто купить на ввод автомат серии ABB S750DR.

Они заморочились и специально разработали хитрую серию автоматов, которая имеет задержку срабатывания, чтобы дать время отрубиться обычной модульке. Автоматы эти имеют размеры в 1,5 раза больше обычных и им надо оставить побольше свободного места сверху и снизу рейки.

Но зато если взять такой автомат на 16А и обычный автомат на 16А, то при глухом КЗ (два гвоздя в розетку) первым всё равно сработает обычный. А если коротнуть линию на самом S750DR — то он и сработает.

Основное западло, которое случается — это селективность на трёхфазном вводе с вводным автоматом на 25А — те самые 15 кВт трёхфазной мощности. ХРЕН вы его с обычной модулькой заселективите. Тут поможет ТОЛЬКО S750DR, и больше ничего. И вам надо решить, что лучше: бегать на улицу при КЗ, или поставить S750DR, но бояться что его могут с уличного щита спереть.

У меня сложилась вот какая методика:

  • Однофазные щиты я собираю на УЗОшках и автоматах категории B всегда. На большом номинале вводного автомата это может дать попытку изобрести селективность по методу «B может быть успеет сработать раньше C», а на хилом стояке (ведь однофазный ввод бывает в старых домах с газом и гнилыми стояками) автомат категории C вообще может не сработать.
  • Трёхфазные щиты я собираю почти всегда на дифавтоматах (в кризис я родил бюджетную схему, но дифы рулят), и использую их категории С, потому что на трёх фазах линия чаще всего новая, ТКЗ для C10..C16 хватит, а при таком номинале вводного автомата категория B всё равно ни фига не поможет. Да и дифы и двухполюсные автоматы категории C проще достать, чем дифы категории B.
  • Я стараюсь плодить как можно меньше цепочек из автоматов. В том числе и поэтому я не дублирую вводной автомат в квартирном щите, а ставлю там только рубильник, оставляя такую цепочку: вводной автомат в щите на столбе или в этажном щите и сразу групповые автоматы отходящих линий. А всякие уроды-сбытовики с «поставим автомат до счётчика и после счётчика» всё портят!

И помните, что цепочка «На лестнице 63А, в квартире 50А» почти не поможет. Только если вам повезёт, и ТКЗ будет на границе срабатываний этих двух автоматов. Вот такие пироги!

Селективность – это свойство защиты определять неисправный элемент

Что такое селективность – советы электрика

Эксплуатация электрических сетей с самого начала их появления изменилась до неузнаваемости. И в первую очередь упор был сделан на безопасность. И это понятно. Поэтому системы защиты всегда усовершенствуются, этот процесс никогда не останавливался.

Но тут перед разработчиками встала задача определения неисправностей по мере их серьезности. То есть, существуют ситуации, которые можно отнести к ненормальным, но приемлемым.

Есть ситуации, которые требуют оперативного вмешательства в виду возможности появления короткого замыкания и выхода из строя части электроустановки. Поэтому система защиты строилась на избирательности или селективности.

Итак, селективность – это качество защитной системы отличать неисправности электрических сетей или установок, выявлять их и отключать от работающих в нормальном режиме.

Виды

Современные системы электрической защиты могут иметь селективность:

  • Абсолютную.
  • Относительную.

В первом случае защита действует только в своей зоне. Во втором случае не только в собственной зоне, но и в соседней. При этом относительная селективность обеспечивается дополнительными приборами с разными функциями. К примеру, с определенной выдержкой времени, при котором он будет срабатывать.

Существует специальный стандарт, в котором определяются все виды селективности, его номер ГОСТ Р 50030.1. В этом документе подробно расписано, по каким критериям разделяется данное понятие. Рассмотрим основные.

Селективность по сверхтокам

В первую очередь обозначим, что такое сверхтоки. Это показатели электрического тока, которые превосходят параметры тока номинального. Это касается в первую очередь силы и напряжения.

Поэтому селективность в данном случае координирует работу нескольких устройств по установленным показателям. При этом учитывается тот факт, что каждое устройство имеет свой диапазон срабатывания.

Остальные же не реагируют на изменения параметров сети. То есть, получается следующая схема.

Существует определенная селективность между двумя автоматическими выключателями, которые расположены в схеме последовательно.

Так вот со стороны нагрузки выключатель разрывает цепь. А со стороны подачи тока он находится в замкнутом состоянии. То есть, последний обеспечивает током все остальные участки цепи.

Такая селективность называется частичная. Именно она обеспечивает неполную загрузку установки при необходимости устранить неполадки (короткое замыкание или перегруз) на одном участке.

При этом остальные работают в штатном режиме.

Существует полная селективность, это когда срабатывает автоматический выключатель на входе, то есть, на питающем контуре. При этом второй выключатель, стоящий на нагрузке, не отключается. В принципе, в этом и нет смысла, потому что электрическая схема отключается в данном случае полностью.

Но тут необходимо пояснить, что существует определенная зависимость между номинальной силой тока и током перегрузки. Полная селективность обеспечивает любой показатель сверхтока.

А вот в частичной действие двух выключателей совершенно происходит по-другому. Для этого учитывается селективность каждого выключателя, которая зависит от силы сверхтока.

При этом сила тока, отключающая автоматический выключатель (селективное УЗО) на нагрузке должна быть меньше, чем на питании.

Зоны

Существуют две основные причины, при которых есть необходимость отключать электрическую схему:

  • Перегрузка сети.
  • Короткое замыкание.

Во-первых, зона перегрузки встречается больше и чаще. Во-вторых, для защиты от этой причины в цепь устанавливается в основном тепловая защита.

Зона короткого замыкания – это диапазон величин силы тока, который превосходит номинальный в восемь-десять раз. Поэтому в данном случае используется магнитная защита. Такое событие маловероятно в электрических цепях, которые собраны грамотно. Но, как говорится, береженного бог бережет.

Методы обеспечения

Что касается зоны перегрузки, то здесь используется только один вид селективности – времятоковый. В зоне короткого замыкания видов селективности может быть больше.

  • Токовая.
  • Временная.
  • Энергетическая.
  • Зонная.

Времятоковая характеристика определяет работу двух последовательно установленных выключателей, при которой время срабатывания первого, стоящего на нагрузке, быстрее, чем второго, стоящего на питании.

Внимание! Чем больше сила тока при перегрузке, тем быстрее срабатывает защитное устройство.

Поэтому при выборе автоматических выключателей для электрической сети, необходимо учитывать их пороги: по времени и по силе тока (номиналу). При этом выключатель со стороны нагрузки всегда должен срабатывать быстрее, чем выключатель (селективное УЗО) со стороны питания.

Токовая селективность основана на величине определяемого напряжения. Известно, что чем ближе к источнику короткого замыкания, тем сверхток на этом участке больше, а, значит, выше напряжение. Установив автоматические выключатели по участкам, можно легко определить, на каком из них произошло короткое замыкание.

Принцип работы селективности автоматических выключателей

Что такое селективность – советы электрика

instrument.guru > Электричество > Принцип работы селективности автоматических выключателей

Селективность в области электрики является одним из основополагающих понятий. Она представляет собой защиту электрических устройств от поломок или каких-либо отклонений в работе. С помощью данной функции автоматы работают дольше, повышается уровень безопасности.

  • Что такое селективность в области электрики?
  • Типы селективности электрических приборов
  • Таблица селективности
  • Расчёт селективности
  • Карта селективности
  • Селективность автоматов ПУЭ
  • Принцип селективности для выбора выключателей

Что такое селективность в области электрики?

Селективность или избирательность – особенность релейной защиты, которая определяется умением находить неисправный элемент всей электрической системы и выключать именно его.

Защита может быть двух видов: абсолютная и относительная, в зависимости от отключения участков. В первом случае более точно срабатывают предохранители на том участке, где произошло замыкание или поломка.

Второй тип селективности заставляет отключаться автоматы, которые находятся выше, если защита других не вступила в действие по каким-либо причинам.

Типы селективности электрических приборов

Классификацию защиты электрических устройств можно представить в различии схем подключения:

  • Полная. Если несколько приборов подключены последовательно, то на неисправность быстрее реагирует тот, что находится ближе к зоне аварии.
  • Частичная. Принцип действия селективности автоматов аналогичен с полной, но существует ограничение величины тока.
  • Временная. Такого рода избирательность предполагает разное время выдержки автоматов с одинаковыми характеристиками на срабатывание в случае поломки. Эта защита предназначена для того, чтобы подстраховать автоматы по скорости выключения. Например: первый начинает действовать спустя 0,2 сек, второй – 0,4 сек и т. д.
  • Токовая. Принцип работы селективности тот же, что и у временной, но в этом случае параметром выступает максимальная токовая отметка. Выставляются определённые значения в порядке убывания от источника питания до объекта нагрузки. Например, при вводе 28 А., к розеткам 18 А и 12 – к свету.
  • Времятоковая. Одна из самых сложных систем по защите от неисправностей. Аппараты подразделяются на четыре различные группы: A, B, C и D, каждая из которых реагирует на ток. В этом случае сложно составить схему защиты автоматических выключателей при коротком замыкании. Наиболее эффективна защита будет при первой группе А. Её используют в основном для электронных цепей. Наибольшую популярность и распространённость получили аппараты типа С, однако следует серьёзно отнестись к их установке.
  • Зонная. Этот способ защиты используется чаще всего в промышленности, так как он является дорогостоящим и довольно сложным. За работой электрической сети следят специальные приборы. При достижении установленного значения все данные передаются в центр контроля, где выбирается аппарат для выключения. Селективность этого вида предполагает наличие специальных электронных расцепителей. Они действуют следующим образом: при обнаружении какого-либо нарушения аппарат, расположенный ниже, подаёт сигнал другому автомату, который находится выше. Если в течение 1 секунды не сработает первое устройство, включится второе.
  • Энергетическая. Здесь автоматы действуют очень быстро, благодаря чему ток короткого замыкания не успевает достичь максимального значения.

Таблица селективности

Защита автоматических выключателей исправно работает обычно при маленьких перегрузках. При коротком замыкании сформировать селективность намного тяжелей.

Для таких целей существует таблица селективности, которая позволяет генерировать связки с избирательностью вступления в действие. Один расчёт предназначен для одного вида аппарата.

Ниже представлен пример такой таблицы, который также можно найти на интернет-сайтах производителей автоматов.

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.

Карта селективности

Для того чтобы обеспечить максимальную защиту автоматических выключателей, нужна специальная карта селективности или её графическое изображение. Эта карта представляет собой своеобразную схему, где отображаются все совокупности токовых характеристик используемых устройств в электрической сети (пример представлен ниже).

Одно из основных правил защиты выключателей – все автоматы должны быть подключены друг за другом по очереди. Карта селективности предназначена для изображения характеристик всех этих приборов. Для её создания необходимо придерживаться ряда правил:

  • Установки защит должны исходить из одного напряжения;
  • Рисуя карту нужно правильно выбрать масштаб, чтобы были изображены все расчётные точки;
  • Помимо характеристик автоматов, следует указать максимальные и минимальные значения коротких замыканий в точках системы.

Как показывает практика, селективность защиты требуется не всегда. Её применяют, только если есть риск серьёзных повреждений. Когда при расчёте получаются высокие значения номиналов автоматов, рекомендуется установить рубильники или специальные селективные устройства.

Селективность автоматов ПУЭ

Существует свод правил устройств электроустановок (ПУЭ), где есть чёткие понятия, как эксплуатировать автоматические выключатели. В пункте 3.1.4. сказано: для того чтобы автоматы защиты не отключали устройства при кратковременных перегрузках, уставки выключателей нужно выбирать по номинальным токам электроприёмников.

Следует выделить ещё одно важное правило: в качестве устройств защиты должны использоваться предохранители и автоматические выключатели.

Принцип селективности для выбора выключателей

При проведении электрики в доме необходимо учитывать тот факт, что ток может причинить большой вред. Во избежание неприятных последствий устанавливают предохранители или автоматические выключатели. Принцип селективности позволяет надёжно использовать электрическую сеть благодаря правильному выбору автоматов.

Для абсолютно любой схемы выявляется определённая система защиты, которая разделяют проводку на определённые участки, именуемые электрическими цепями. Поломка может возникнуть внутри приёмника, генератора или же проводов. Каждая неисправность требует особенного технического решения, благодаря которому можно быстро и эффективно найти и исправить повреждение.

Принцип селективности призван определять правила установки и совместимости защит. Он обеспечивает:

  • безопасность электрики и людей;
  • автоматическое выявление зоны поломки и её устранение;
  • снабжение электрическим током все участки, расположенные рядом с повреждённым;
  • поддержание качества электроэнергии.

Обобщая все вышесказанное, можно отметить, что избирательность защитных устройств, в том числе и автоматических выключателей, необходимо всегда учитывать при установке электрической проводки для безопасного и наиболее надёжного использования.

Селективность

Что такое селективность – советы электрика

Выявление повреждённых компонентов в электрических сетях и системах осуществляется при помощи защиты. Подобная защита имеет селективное действие. Благодаря этой особенности, возможны надёжная и длительная работа электрооборудования, а также безопасность его обслуживания техническим персоналом.

Основные задачи селективной защиты

Селективность – это процесс, означающий выбор (отбор). Этот термин применим к разным отраслям и направлениям деятельности человека. Например, в химии, при протекании химических реакций, ведут речь об индексе селективности. При этом рассматривают избирательность химических превращений.

Что касается человека, то его восприятие окружающего мира, выбор информации, а также её запоминание носят избирательный характер.

Что же такое селективность в электрике, и для чего она нужна?

К задачам электрической селективной защиты относятся:

  • гарантия безопасности оборудования и обслуживающего персонала;
  • моментальное установление места повреждения и отключение только неисправного участка;
  • уменьшение отрицательных результатов влияния аварии на другие узлы и части электроприборов;
  • минимизация повреждений на неисправном участке;
  • гарантирование максимальной беспрерывности работы электросистемы;
  • достижение простоты эксплуатирования электрического оборудования.

К тому же селективность снижает последствия коротких замыканий и нагрузку на устройство.

Что такое селективная защита

Основные понятия о релейной защите

Селективность – это способность релейной схемы защиты отыскивать повреждённый элемент сети и отключать его, а не всю схему. При этом негативные воздействия утечек тока или короткого замыкания (КЗ) не выведут из строя сеть целиком.

Принцип селективности в защите

Селективность защиты абсолютная и относительная

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

Максимальная токовая защита

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

Виды селективных схем подключения

Защитная аппаратура по селективности подразделяется на несколько видов. К таковым относятся следующие виды защит:

  • полная;
  • частичная;
  • токовая;
  • временная;
  • времятоковая;
  • энергетическая.

Особенности дифференциальной защиты силового оборудования

На каждом из них нужно остановиться отдельно.

Защита полная и частичная

При такой защищённости цепи подразумевается последовательное подключение аппаратов. В случае возникновения сверхтока сработает тот автомат, который ближе всего к месту повреждения.

Важно! Частичная избирательная защита отличается от полной селективности тем, что срабатывает лишь до установленного значения сверхтока.

Токовый тип селективности

Выстраивая в убывающем порядке величины токов от источника к нагрузке, обеспечивают работу токовой избирательности. Главной мерой здесь является предельное значение токовой метки.

Например, начиная от источника питания или ввода, автоматические выключатели устанавливают в последовательности: 25А, 16А, 10А. Все автоматы могут иметь одинаковое время на срабатывание.

Важно! Между автоматами должно быть высокое сопротивление цепи. Тогда они будут иметь эффективную избирательность. Повышают сопротивление путём увеличения протяжённости линии, включения участков с проводом меньшего диаметра или вставкой трансформаторной обмотки.

Временная и времятоковая селективность

Что значит селективная защита по времени? Особенностью такого построения схемы релейной защиты является привязка ко времени срабатывания каждого защитного элемента. Автоматические выключатели обладают одинаковыми токовыми параметрами, но имеют разную выдержку времени при срабатывании.

Время срабатывания увеличивается по мере удаления от нагрузки. К примеру, самый ближний рассчитан на срабатывание после 0,2 с. В случае его отказа через 0,5 с. должен сработать второй. Работа третьего автоматического выключателя рассчитана через 1 секунду в случае несрабатывания первых двух.

Временная избирательность

Очень сложной считается времятоковая избирательность. Чтобы её организовать, необходимо выбирать приборы групп: A, B, C, D. У группы А наивысшая защита (применяется в электроцепях). Каждая из этих групп имеет индивидуальную реакцию на величину электрического тока и временную задержку.

Энергетическая селективность автоматов

Такая защита обусловлена свойствами выключателей, которые заложены производителем. Быстрое срабатывание – до того, как токи КЗ достигли максимума. Счёт идёт на миллисекунды, согласовать такую избирательность очень сложно.

Энергетическая селективность

Что такое зонная селективность

Определение данного покрытия избирательной защитой сети связано с особенностью её построения. Это достаточно дорогой и сложный способ. В результате обработки сигналов, поступающих от каждого выключателя, определяется зона повреждения, и отключение происходит только в ней.

Информация. Для обустройства такой защиты требуется дополнительное питание. Сигнал от каждого выключателя подаётся в контрольный центр. Отключения производятся электронными расцепителями.

Такие схемы рациональнее всего использовать на промышленных предприятиях, где системы обладают высокими значениями токов КЗ и значительными рабочими токами.

Пример и график зонной избирательности

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.

Таблица избирательности автоматов

Принцип логики

Для выполнения схем, использующих такой принцип, необходимы цифровые реле. Между собой реле соединяются линией «витая пара», кабелем ВОЛС или через телефонную линию (с использованием модема). С помощью таких линий приём (передача) информации осуществляется на диспетчерский пульт с разных объектов и между самими реле.

Принцип логики в радиальной сети

На приведённой Картинке 9, пояснён принцип работы логики. В каждом из 4-х цифровых реле применяется уставка по току, равная самой последней чувствительной ступени.

Такая ступень имеет время срабатывания 0,2 с. Логическая селективность подразумевает возможность блокировки реле сигналом ЛО (логического ожидания). Такой сигнал подаётся по каналу от предыдущего реле защиты.

Каждое из реле может передавать такие сигналы транзитом.

Как видно из рисунка, при КЗ в точке К1 все остальные реле, от сигнала ЛО, поданного реле К1, подвергнутся ожиданию. Реле К1 сработает и выполнит отключение. При КЗ в точке 2 аналогичным образом сработает реле К4.

Такие схемы построения логического управления требовательны к надёжности линий связи между элементами.

Принцип направленности

Расстановка автоматов и дальнейшая последовательность их срабатывания ориентируются на направленность тока. Для этого при помощи вектора напряжения задана какая-либо точка, относительно которой этот вектор получает фазовый сдвиг. По такому принципу реле будет чувствительно и к току, и к напряжению. Такую цепь можно установить и в отключаемой зоне, и зоне, не подлежащей отключению.

УЗО и выключатели присоединены по принципу направленности

Важно! Для реализации таких схем нужны трансформаторы напряжения, чтобы с их помощью определять направление тока.

На приведённом выше рисунке можно увидеть, что защитное устройство D1 и управляемый им выключатель отреагируют на короткое замыкание в точке 1, а на замыкание в точке 2 – нет.

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.

Дифференциальная селективная защита мощного оборудования

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

Карта селективности и правила ее создания

Схема утверждённого образца, на которой нанесены все токовые параметры защитных аппаратов и устройств, с указанием общего источника питания, выполняется в удобном для просмотра масштабе. Это карта селективности. Она обеспечивает максимальное применение защитных качеств автоматических выключателей. Все процессы, возможные при эксплуатации, отображены на ней графически.

На карту в обязательном порядке наносятся:

  • места важных расчётных точек;
  • защитные характеристики автоматов и возможных КЗ, при этом указаны их min и max значения.

Данная карта служит основанием для составления таблицы по выбору защитных аппаратов. Кроме того, карта позволяет оценивать общую защитную селективность и даёт полную информацию о согласованных между собой уставках всех автоматов.

Построение карты выполнено по осям. Ось абсцисс представляет токовые значения, на ось ординат наносятся временные значения.

К сведению. На ось могут наноситься и другие разновидности характеристик. Каждая схема включает в себя параметры двух-трёх автоматов. Построение таких карт можно выполнить при помощи компьютерной программы.

Пример карты селективности, выполненной при помощи программы

Грамотно выполненная селективная защита позволяет сохранить оборудование. При отключении конкретного участка она допускает выполнить обратное включение питания автоматическим включением резерва (АВР) и свести к минимуму простой оборудования и перерывы в подаче электроэнергии потребителям.

Селективное УЗО – что это такое?

Что такое селективность – советы электрика

С устройством защитного отключения (УЗО) знакомы многие. Современная электрическая сеть не обходится без этого элемента защитной автоматики. Основная цель его монтажа – обезопасить человека от воздействия электричества и от возгораний, вызванных токовыми утечками.

Такие аварийные ситуации могут возникнуть из-за изношенной старой изоляции проводников или некачественного соединения электропроводки. Чтобы подобные аварии вовремя обнаружить и не дать им перерасти в пожар или электротравму, устанавливают устройства защитного отключения. При монтаже двухуровневой защиты применяют селективное УЗО.

Что это за устройство? Чем оно отличается от обыкновенного? Какие ещё бывают виды и типы УЗО? Ниже ответим на все эти вопросы.

Что такое селективность?

Основной целью селективности является избирательность, то есть защитная автоматика выбирает только повреждённый участок и отсекает его от рабочей сети. При этом должны быть исключены нежелательные обесточения других потребителей.

Чтобы вам было понятно, рассмотрим это на простом примере.

Для обеспечения селективности защитная автоматика в распределительном щитке подключается последовательно по такой схеме:

  • После вводного автомата установлено общее селективное УЗО на вводе.
  • Также несколько отдельных устройств защитного отключения смонтированы в качестве групповой защиты. Здесь схемы могут различаться. Есть вариант установить УЗО отдельно на каждую комнату. Можно разделить защиту для розеточной и осветительной групп. Чаще всего применяется схема, когда для каждого элемента мощной бытовой техники (водонагревателя, стиральной машинки, электрической печи, кондиционера) устанавливается отдельное устройство защитного отключения.

Вводное селективное УЗО должно иметь определённую выдержку времени (от 0,06 до 0,5 с).

Наглядно про селективность УЗО на видео:

Если в стиральной машине произошла аварийная ситуация, например, пробой изоляции, то на её корпусе появится некий потенциал.

Когда в квартире трёхпроводная электрическая сеть, то есть имеется защитное заземление, то УЗО отреагирует сразу и путём отключения прекратит подачу питания из сети на стиральную машину.

В случае двухпроводной сети (без защитного заземления) УЗО никак не реагирует на эту ситуацию до тех пор, пока к корпусу стиральной машинки не прикоснётся человек.

В этот момент он начнёт играть роль проводника для прохождения токовой утечки на землю, и тогда устройство отключается.

Селективность в данной ситуации заключается в срабатывании УЗО, которое к месту повреждения располагается ближе, то есть группового, защищающего именно машинку. Устройство на вводе должно оставаться в рабочем положении. Это и есть принцип избирательности.

Таким образом, селективность позволяет обойтись минимальными потерями, то есть обесточенной остаётся только стиральная машина, вся остальная техника в квартире продолжает работать.

Также за счёт селективности облегчается поиск повреждённого участка – какое УЗО отключилось, в той группе и есть неисправность.

Обеспечение селективной работы

Для обеспечения селективности нескольких УЗО, подключенных последовательно, нужно правильно их выбрать по значениям тока и времени. Главную роль играют такие параметры УЗО, как временные и токовые уставки. Эти устройства отличаются от остальной автоматики тем, что их селективность может быть выставлена не только по значению времени, но и по току.

Исходя из временного интервала селективное УЗО имеет две разновидности:

  • Тип «S» с выдержкой времени 0,15-0,5 с.
  • Тип «G» с выдержкой времени 0,06-0,08 с.

Обратите внимание на то, что обыкновенное УЗО без функции селективности срабатывает через 0,02-0,03 с после обнаружения утечки тока. Такое устройство устанавливают для отходящих групповых потребителей, а тип «S» или «G» подходит для монтажа на входе (вблизи с источником питания).

Способ обеспечения селективности УЗО на видео:

Запомните, что вышестоящее УЗО должно иметь в три раза большую выдержку по времени, чем у устройств, защищающих отходящие линии. Аналогичная разница нужна и в варианте, когда селективная работа выстраивается по номинальному дифференциальному току отключения. Эта величина у вводного устройства должна в три раза превосходить ток групповой защиты.

Если сказать проще, вводное УЗО при возникновении утечки фиксирует разницу в величинах входного и выходного тока, но не реагирует. Оно как бы даёт возможность отработать нижестоящим устройствам.

И только в том случае, если по какой-то причине эти устройства не сработали (из-за поломки самого УЗО либо допущенных ошибок при коммутировании схемы), через определённое время отключится селективное УЗО на вводе.

Оно является своего рода подстраховкой групповым устройствам.

Есть ещё один случай, когда отработает вводное устройство – если токовая утечка возникнет между ним и групповым УЗО, расположенным ниже. Чтобы было понятнее, объясним на примере.

Предположим вводное устройство вместе со счётчиком электроэнергии и общим автоматом смонтированы в распределительном щите, расположенном на улице. А устройства для отходящих линий установлены в щите, который расположен внутри дома.

Если на кабеле между этими двумя щитами возникнет токовая утечка, то среагирует и отключится селективное УЗО на вводе.

Селективность – хорошо это или плохо – на видео:

Классификация устройств по форме токовой утечки

Практически все характеристики отображаются на корпусах устройств защитного отключения. Там указываются номинальные параметры, схема подключения и некоторые буквенные символы. Мы уже рассмотрели выше, что значат английские буквы «S» и «G», а что характеризует обозначение «В», «А» и «АС»? Эта маркировка УЗО означает разные формы токовых утечек, на которые реагирует устройство:

  1. Тип «АС» – наиболее распространённый и доступный в финансовом плане. Эти УЗО отключаются при появлении в сетях мгновенных или плавно нарастающих переменных токовых утечек синусоидальной формы.
  1. Тип «А». Эти устройства реагируют, так же как и «АС» на синусоидальные переменные токовые утечки, плюс ещё и на постоянные пульсирующие формы тока. Цена УЗО типа «А» выше за счёт того, что они контролируют не только переменные, но и постоянные утечки.
  2. Тип «В». Эти устройства в жилых квартирах и домах практически не применяются, чаще их устанавливают в производственных помещениях. Они осуществляют контроль сразу за тремя формами токовых утечек: постоянной пульсирующей, выпрямленной и переменной синусоидальной.

Все мы отлично знаем, что наша бытовая электрическая сеть имеет переменную синусоидальную форму.

Казалось бы, что достаточно устанавливать УЗО «АС», зачем ещё нужны какие-то «А» и «В»? Но если вы внимательно прочитаете характеристики современной бытовой техники, то обнаружите, что в большинстве своём приборы оборудованы полупроводниковыми блоками питания.

Когда синусоида доходит до этого элемента, то преобразуется в импульсный полупериод. Если повреждение произойдёт в этом месте, то устройство «АС» не обнаружит постоянную токовую утечку и не сработает.

Рекомендуем внимательно изучать паспорт на бытовую технику, перед тем как отправитесь покупать УЗО. Производитель зачастую указывает, через какой тип («А» или «АС») необходимо выполнить подключение.

Разновидности УЗО по принципу действия

По принципу действия бывает УЗО электронное и электромеханическое.

Для работы электронного устройства недостаточно появления токовой утечки, обязательно необходима ещё питающая сеть.

Его схема дополнена электронным встроенным усилителем, получающим питание от внешних источников электричества. И если по какой-то причине на этот усилитель не будет поступать напряжение, устройство не сработает.

По этой причине электромеханическое УЗО считается более надёжным, чем электронное, и получило большее распространение.

Рассмотрим, как конструктивно устроено и по какому принципу работает электромеханическое УЗО. Оно состоит из четырёх основных узлов: расцепляющего механизма и электромагнитного реле (они работают в связке), самого трансформатора дифференциального тока и проверочного элемента.

К трансформатору подключены встречные обмотки фазы и ноля. При нормальном режиме сети эти провода способствуют наведению в трансформаторном сердечнике магнитных потоков, имеющих относительно друг друга встречное направление. За счёт противоположной направленности сумма этих потоков равна нулю.

Электромагнитное реле подключено во вторичную трансформаторную обмотку и при нормальном режиме сети находится в покое. Как только появляется утечка, по проводам фазы и нуля начинают течь различные токовые величины.

В итоге на трансформаторном сердечнике магнитные поля будут отличаться теперь не только по направлению, но и по величине. Сумма магнитных потоков больше не равна нолю.

Ток, появившийся во вторичной трансформаторной обмотке, в определённый момент достигает значения, при котором работает электромагнитного реле. Соответственно сразу же среагирует расцепляющий механизм и УЗО отключается.

Всё-таки до сих пор механика преимущественнее электроники, поэтому при покупке выбирайте электромеханическое УЗО.

Полезные советы по выбору устройств

  • При выборе учтите, что есть ещё типы УЗО, различные по конструктивному исполнению. Устройства с двумя полюсами монтируют в однофазной сети, для трёхфазной следует выбирать УЗО с четырьмя полюсами.

  • Если позволяют финансовые возможности, то целесообразнее будет применение дифференциальных автоматов. Это устройство представляет собой два защитных элемента, скомбинированных в одном корпусе (УЗО и автоматический выключатель).

Как уже неоднократно говорилось, устройство защитного отключения всегда следует ставить в схему последовательно с автоматом.

Если устанавливать их для каждого отдельного потребителя, то распределительный щиток получится больших размеров, в нём неудобно будет производить компоновку такого количества элементов, а дифавтоматов понадобится в два раза меньше.

  • Описание практически всех характеристик устройства вы найдёте на корпусе. При выборе следует обратить внимание на параметры номинального рабочего тока – величины, которую УЗО пропускает через себя продолжительное время. Второй важной характеристикой является величина номинального отключающего дифференциального тока, при котором происходит срабатывание устройства.

Чтобы обеспечить защиту людей, выбирайте УЗО на 6, 10, 30, 100 мА. УЗО на 300 мА эффективно защитит от возгораний, его монтируют на вводе, а уже потом устанавливают устройства с большей чувствительностью.

Защитить розеточные и осветительные группы можно с помощью УЗО на 30 мА, для оборудования ванных комнат и мощной бытовой техники (котлов, бойлеров) покупайте устройства с номинальным током отключения 10 мА.

  • Если позволят финансы, старайтесь приобретать устройства известных европейских фирм («АВВ», «Legrand», «Schneider Electric», «Siemens» и «Моеllеr»). Разница в цене, конечно, ощутимая, но она гарантирует надёжность и качество. Среди российских производителей можно посоветовать продукцию «КЭАЗ», «ИЭК», «DEKraft». Не покупайте УЗО на рынке, чтобы избежать приобретения подделок, отправляйтесь только в специализированные магазины.

Подробнее про выбор УЗО на видео:

Прежде чем начать монтаж защитной автоматики в квартире, определитесь, с помощью каких устройств вы это сделаете – дифавтоматов или УЗО. Для надёжности применяйте двухуровневую защиту с установкой на вводе селективного устройства.

Основные советы по выбору мы вам предоставили.

Если что-то осталось непонятным, то лучше обратитесь за помощью к профессиональным электрикам, потому что даже продавцы в магазинах электротоваров не всегда могут дать необходимую консультацию в плане выбора УЗО.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.