Jaká je selektivita jističů + principy výpočtu selektivity

Hlavní funkce

Klíčovými úkoly selektivní ochrany je zajistit bezporuchový provoz elektrického systému a zabránit vyhoření mechanismů v případě ohrožení. Jediným předpokladem správné funkce tohoto typu ochrany je soulad ochranných zařízení.

Jakmile nastane nouzová situace, selektivní ochrana okamžitě rozpozná vadnou část a vypne ji. Vadné úseky pokračují v provozu, zatímco odpojené úseky nejsou nijak omezovány. Selektivita výrazně snižuje zatížení elektrického systému.

Základním principem tohoto typu ochrany je vybavení jističů jmenovitým proudem, který je nižší než proud příchozího spotřebiče. Společně mohou překročit jmenovitou hodnotu skupinového jističe, ale nikdy ne jednotlivě. Pokud je například instalováno vstupní zařízení 50 A, nesmí mít další jednotka vyšší jmenovitý proud než 40 A. Jednotka, která je nejblíže poruše, se vždy vypne jako první.

Hlavními funkcemi selektivního ochranného systému je tedy

• Zajištění bezpečnosti elektrických spotřebičů a pracovníků;
• rychlá detekce a vypnutí části elektrického systému, kde došlo k poruše (bez přerušení provozu pracovních oblastí);
• Snížení nepříznivých účinků na pracovní části elektrického zařízení;
• Snížení zatížení mechanismů součástí, prevence poruch v oblasti poruchy;
• záruka nepřetržitého pracovního procesu a stálé vysoké úrovně napájení.
• podporu pro optimální provoz konkrétního zařízení.

Tabulky selektivity

Selektivní ochrana funguje především při překročení jmenovité hodnoty In jističe, tj. při malém přetížení. U zkratů je to mnohem obtížnější. Za tímto účelem výrobci prodávají výrobky s tabulkami selektivity, které lze použít k vytvoření svazků se selektivním vypínáním. Zde je možné vybrat skupiny přístrojů pouze od jednoho výrobce. Tabulky selektivity jsou uvedeny níže a lze je nalézt také na internetových stránkách společností.

Pro kontrolu selektivity mezi předřazeným a následným přístrojem se zjistí průsečík řádku a sloupce, kde "T" představuje celkovou selektivitu a číslo částečnou selektivitu (pokud je poruchový proud menší než hodnota uvedená v tabulce).

Reléová ochrana - požadavky

Reléová ochrana musí splňovat řadu požadavků, mezi které patří následující zásady: princip selektivity, citlivost, spolehlivost, rychlost činnosti. Zařízení musí monitorovat provoz elektrických zařízení, v případě porušení nastaveného režimu včas reagovat, okamžitě odpojit vadný úsek obvodu a zároveň signalizovat nouzovou situaci obsluze.

Rychlá reakční doba reléové ochrany

Na tomto požadavku závisí doba vypnutí a také ochrana spotřebiče. Čím dříve ochranné relé sepne, tím dříve ochrání elektrickou instalaci před poruchou. Z tohoto důvodu musí být všechny elektrické přístroje vybaveny reléovou ochranou. Doba vypnutí se pohybuje mezi 0,01 a 0,1 sekundy.

Zjednodušeně řečeno se jedná o rychlost, s jakou musí ochranné relé detekovat a deaktivovat vadné komponenty. Faktor rychlého vypnutí je doba, která začíná běžet od okamžiku, kdy dojde k poruše, do okamžiku, kdy je vadná součástka odpojena od sítě.

Zrychlení vypnutí poruchy zkracuje dobu, po kterou zátěž pracuje při sníženém napětí, čímž se snižuje stupeň poškození vadné součásti. Z toho vyplývá, že u sítě 500 kV by měla být doba odezvy 20 ms a u sítě 750 kV alespoň 15 ms.

Citlivost reléové ochrany

Tento požadavek musí zajistit ochranu elektrického zařízení i při minimálních hodnotách. To znamená, že se jedná o náchylnost relé k typům poruch, pro které je určeno.

Koeficient citlivosti je poměr minimální hodnoty hodnoty generované poruchou k nastavené hodnotě.

Selektivita reléové ochrany

Princip spočívá v tom, že v případě zkratu se odpojí pouze ta část obvodu, ve které k této situaci došlo. Všechna ostatní elektrická zařízení zůstávají v provozuschopném stavu.

Selektivita se dělí na absolutní a relativní. Absolutní selektivita se vztahuje pouze na tu část obvodu, ve které má funkci. Všechny typy diferenciální ochrany se vztahují na absolutní selektivitu. Relativní selektivita působí na celém vedení a odpojuje od napětí nejen vlastní úsek, ale i sousední úseky. Tato selektivita zahrnuje distanční a nadproudovou ochranu.

Princip logiky

V obvodech, které využívají tento princip, jsou zapotřebí digitální relé. Relé jsou vzájemně propojena kroucenou dvojlinkou, optickým kabelem nebo telefonní linkou (pomocí modemu). Tato vedení slouží k příjmu (přenosu) informací z různých objektů do řídicí místnosti a mezi samotnými relé.

Princip logiky v radiální síti

Obrázek 9 výše vysvětluje princip logiky. Každé ze 4 digitálních relé nastavuje žádanou hodnotu proudu rovnou poslednímu citlivému stupni. Tento stupeň má dobu odezvy 0,2 s. Logická selektivita znamená, že relé může být blokováno signálem LO (logické čekání). Tento signál je přenášen kanálem z předchozího ochranného relé. Každé z relé může takové signály přenášet.

Jak je vidět z obrázku, zkrat na K1 způsobí, že všechna ostatní relé budou čekat na signál LO z relé K1. Relé K1 sepne a vypne. Při zkratu v bodě 2 se obdobně vypne relé K4.

Tyto logické řídicí obvody jsou náročné na spolehlivost komunikačních linek mezi prvky.

Jističe s časovým zpožděním

Jističe, které jsou vybaveny mechanismem pro nastavení doby vypnutí nezávisle na hodnotě proudu, se nazývají selektivní jističe. Jističe, které tuto vlastnost nemají, se nazývají neselektivní. Podívejme se na selektivitu a její potřebu.

Selektivita je jednou ze základních vlastností, které musí ochrana mít. Selektivita spočívá v nezbytném a dostatečném množství ochranného odpojení poruchového úseku sítě. To znamená, že v případě poruchy zařízení (např. zkratu) musí ochrana pracovat tak, aby vypínala pouze poškozený úsek obvodu. Všechna ostatní zařízení musí zůstat pokud možno v provozu. S tím souvisí časové zpoždění jističe, jak ukazuje příklad.

Předpokládejme, že na přívodním úseku 0,4 kV je jistič "1". Z tohoto úseku je přes jističe vedení napájeno několik odchozích vedení. Předpokládejme, že jistič "2" je instalován na jednom z odcházejících vedení.

Nyní předpokládejme, že na samém začátku tohoto vedení dojde ke zkratu. Který jistič musí ochrany vypnout, aby odpojily pouze poškozenou část? Samozřejmě "2". Zkratový proud však v této situaci protéká dvěma jističi "1" a "2" (zkrat je přiváděn ze zdroje přes vstupní jistič "1"). Jak je možné zajistit, aby byl vypnut pouze jistič "2", když hodnota proudu protékajícího těmito jističi je téměř stejná. Zde přichází ke slovu možnost nastavení umělého zpoždění vypínacího času jističe "1". V takovém případě ochrana jednoduše nemá čas se spustit, protože jistič vedení "2" vypne zkratový proud bez časového zpoždění.

Další:

• Jaké jsou druhy přepěťových ochran a kde se používají?
• Přehled regulátorů napětí PH-111, PH-111M, UZM-16.
• Jsou střídavé regulátory napětí lepší nebo ne lepší než jiná podobná zařízení?

Způsoby konstrukce a typy systémů selektivní ochrany

Na základě uvedených zásad se rozlišují hlavní metody a typy systémů selektivní ochrany.

Selektivita proudu

Do sítě jsou sériově zapojeny jističe s různými prahovými hodnotami proudového snímání.

Princip selektivity proudu

Příkladem může být běžná síť v bytě nebo rodinném domě s 25A jističem v hlavním rozvaděči a následným 16A meziřazeným jističem. Pro zásuvky osvětlení nebo domácí spotřebiče se samostatným vedením se instalují jističe s limitem vypnutí 10 A. Časové a jiné vypínací prahy těchto jističů mohou být stejné nebo se mohou lišit v závislosti na charakteru zátěže.

Současný systém selektivní ochrany

Selektivita ochrany s časovým zpožděním

V tomto případě je ochrana založena na stejném principu jako u proudové ochrany s tím rozdílem, že rozhodujícím parametrem pro selektivitu je doba vypnutí jističů při dosažení prahové hodnoty proudu.

Schéma časově selektivní ochrany

V rozváděči se používá jistič s intervalem vypnutí 1 sekunda, mezilehlý jistič s intervalem vypnutí 0,5 sekundy a jističe s intervalem vypnutí 0,1 sekundy před samotnou zátěží.

• Časově-proudová ochrana je kombinací prvků zohledňujících proudové a časové vypínací prahy, resp. kombinovaným výběrem výše uvedených parametrů;
• Zónová ochrana - kde se princip selektivní ochrany uplatňuje na jeden úsek obvodu;

Příklad systému ochrany zóny

Logický princip selektivní ochrany zahrnuje procesor, který přijímá signály ze všech ochranných prvků v sérii v obvodu. Na základě těchto údajů zařízení rozhodne a vyšle signál k odpojení ochranného prvku v úseku, kde je překročena jedna z prahových hodnot sledovaného parametru;

Schéma selektivní ochrany založené na logickém principu

Směrová selektivita - pokud jsou ochranné prvky umístěny v sérii ve směru proudu, fázový posun vektoru napětí tvoří bod směru vektoru napětí. Relé tak reaguje na změny směru napětí a proudu nejen v oblasti instalace ochrany, ale také podél celého vedení obvodu od zdroje napájení.

Pokud dojde ke zkratu na prvním vedení, bude odpojeno, zatímco druhé vedení bude pokračovat v provozu, a naopak, pokud dojde k poruše na druhém vedení, první vedení nebude odpojeno. Nevýhodou této metody je, že kromě jističů musí být na každé fázi vedení instalován transformátor napětí.

Diferenciální princip selektivní ochrany

Tato metoda se používá v obvodech, kde je připojena proudově náročná zátěž. Proudy jsou monitorovány pouze transformátory napětí na úseku A-B. Aktuální procesy jsou sledovány na krátkém úseku obvodu, kde je připojena zátěž, a pokud jsou překročeny prahové hodnoty, je dané zařízení vypnuto, aniž by byly ovlivněny ostatní úseky.

Schéma diferenciální ochrany

Výhodou této metody je vysoká rychlost a citlivost na změny parametrů; nevýhodou je vysoká cena zařízení.

Všechny výše uvedené způsoby selektivní ochrany mohou řešit řadu problémů při provozu elektrických obvodů:

• Zachování provozuschopnosti provozuschopných úseků při výskytu poruchy na sousedních úsecích;
• Automatické zjištění místa poruchy a její odpojení od provozní sítě;
• Zajistit bezpečnost obsluhujícího personálu.

Při konstrukci selektivní ochrany je třeba dodržet základní zásady; všechny prvky musí být nastaveny na stejné napětí a v kontrolních bodech musí být zohledněny nejmenší a nejvyšší hodnoty zkratových parametrů.

Typy schémat selektivního připojení

Ochranné prostředky se dělí na několik typů podle selektivity. Patří mezi ně následující typy ochrany:

• plný;
• částečné;
• aktuální;
• dočasné;
• časový proud;
• energeticky.

Každému z nich je třeba se věnovat zvlášť.

Úplná a částečná ochrana

Tento typ ochrany obvodu předpokládá, že přístroje jsou zapojeny do série. Pokud dojde k nadproudu, vypne jistič, který je nejblíže poruše.

Důležité: Částečná selektivní ochrana se od plné selektivity liší tím, že vypíná pouze do nastavené hodnoty nadproudu.

Selektivita typu proudu

Seřazením aktuálních hodnot od zdroje k zátěži v sestupném pořadí funguje selektivita proudu. Hlavním měřítkem je zde prahová hodnota proudového sběrače.

Například počínaje zdrojem nebo vstupem jsou jističe nastaveny v pořadí: 25A, 16A, 10A. Všechny jističe mohou mít stejnou dobu vypnutí.

Důležité! Mezi pojistkovými skříňkami musí být vysoký odpor obvodu. Pak budou mít účinnou selektivitu. Zvyšte odpor prodloužením vedení, vložením úseků s menším průměrem drátu nebo vložením transformátorového vinutí.

Zvyšte odpor zvětšením délky vedení, použitím menšího průměru drátu nebo vložením transformátorového vinutí.

Selektivita proudu

Časová a časová selektivita

Co je to časově selektivní ochrana? Zvláštností tohoto typu uspořádání reléové ochrany je, že je založeno na vypínacích časech jednotlivých ochranných prvků. Jističe mají stejný jmenovitý proud, ale rozdílné vypínací časy. Doba vypnutí se zvyšuje se vzdáleností od zátěže. Například nejbližší z nich je navržen tak, aby se vypnul po 0,2 s. Pokud selže po 0,5 s, druhý by měl selhat po 0,5 s. Provoz třetího Provoz třetího jističe se vypočítá takto po 1 sekundě v případě selhání prvních dvou.

Časová selektivita

Časová selektivita je považována za velmi složitou. Pro jeho organizaci je nutné zvolit zařízení skupin: A, B, C, D. Skupina A má nejvyšší ochranu (používá se v elektrických obvodech). Každá z těchto skupin má individuální reakci na hodnotu elektrického proudu a časové zpoždění.

Energetická selektivita jističů

Tato ochrana je dána vlastnostmi jističů stanovenými výrobcem. Rychlé vypnutí - dříve, než zkratové proudy dosáhnou svého maxima. Počítá se v milisekundách, taková selektivita se velmi těžko vyrovná.

Energetická selektivita

Co je to selektivita zóny

Definice tohoto pokrytí selektivní ochrany sítě je dána zvláštnostmi její konstrukce. Je to poměrně nákladné a složité. Výsledkem zpracování signálů z jednotlivých jističů je určení zóny poruchy a vypínání probíhá pouze v této zóně.

Informace. Pro tento typ ochrany je zapotřebí přídavné napájení. Signál z každého jističe je přenášen do řídicího centra. Vypínání se provádí pomocí elektronických vypínacích jednotek.

Taková schémata se nejlépe používají v průmyslových provozech, kde jsou k dispozici vysoké zkratové proudy a vysoké provozní proudy.

Příklad a graf selektivity zóny

Účel a hlavní úkoly selektivní ochrany

Úkolem selektivní ochrany je bezpečný provoz a stabilní provoz elektrických zařízení. Okamžitě identifikuje a odpojí vadnou oblast, aniž by přerušil napájení funkčních oblastí. Selektivita snižuje zatížení instalace a omezuje následky zkratů.

Při správné funkci jističů jsou splněny maximální požadavky na zajištění nepřerušeného napájení a následně i procesu.

Při výpadku jističe v důsledku zkratu budou spotřebiče díky selektivitě napájeny normálně.

Základem selektivní ochrany je pravidlo, podle kterého je hodnota proudu protékajícího všemi jističi instalovanými za hlavním jističem menší než indikovaný proud tohoto jističe.

V součtu mohou být tyto hodnoty vyšší, ale každá jednotlivá hodnota je nutně alespoň o jeden stupeň nižší než hodnota hlavního jističe. Například pokud je v hlavním přívodu instalován jistič 50 A, je vedle něj instalován jistič se jmenovitým proudem 40 A.

Jistič se skládá z následujících prvků: páka (1), šroubové svorky (2), pohyblivé a pevné kontakty (3, 4), bimetalová deska (5), stavěcí šroub (6), elektromagnet (7), mřížka pro zhášení oblouku (8), západka (9).

Pomocí páčky zapněte i vypněte přívod proudu do svorek. Kontakty jsou připojeny ke svorkám a uzamčeny. Pohyblivý kontakt s pružinou slouží k rychlému rozepnutí a připojení obvodu se provádí pomocí pevného kontaktu.

Pokud proud překročí svou prahovou hodnotu, dojde k uvolnění zahřátím a ohnutím bimetalové destičky a elektromagnetu.

Vypínací proudy se nastavují pomocí seřizovacího šroubu. Aby se zabránilo vzniku oblouku při rozepínání kontaktů, je do obvodu integrována mřížka pro zhášení oblouku. Pro uzamčení tělesa stroje je k dispozici zajišťovací západka.

Selektivita jako vlastnost reléové ochrany je schopnost detekovat vadnou součást systému a odpojit ji od aktivní části napájecího systému.

Zde je schéma rozváděče, které ukazuje rozložení zátěže v bytě. Před instalací jističe musíte vypočítat celkový výkon zařízení, které k němu bude připojeno.

Selektivita jističe je jeho schopnost pracovat střídavě. Při nedodržení této zásady budou jističe i vedení horké.

To může mít za následek zkratování vedení, vyhoření tavných kontaktů a izolace. To vše má za následek selhání spotřebičů a požár.

Předpokládejme, že na dlouhém elektrickém vedení dojde k mimořádné události. Podle hlavního pravidla selektivity se nejprve spustí jistič, který je nejblíže poruše.

Dojde-li ke zkratu v zásuvce v běžném bytě, musí se na rozváděči spustit ochrana vedení, jehož je zásuvka součástí. Pokud se tak nestane, je na řadě jistič na rozvaděči a teprve poté síťový jistič.

Základní definice

Definice selektivity je uvedena v normě GOST IEC 60947-1-2014 "Rozvodná a řídicí zařízení nízkého napětí - Část 1. Obecná pravidla."

"Nadproudová selektivita (2.5.23)

Koordinace provozních charakteristik dvou nebo více zařízení nadproudové ochrany tak, aby v případě výskytu nadproudů ve stanoveném rozsahu došlo k vypnutí pouze zařízení určeného pro provoz v tomto rozsahu a ostatní nevypínala", kde nadproudem se rozumí proud vyšší než jmenovitý z jakékoli příčiny (přetížení, zkrat atd.). Mezi oběma sériově zapojenými jističi tak existuje selektivita s ohledem na nadproud protékající oběma jističi, přičemž jistič na straně zátěže se otevře, čímž zajistí ochranu obvodu, a jistič na straně napájení zůstane zavřený, čímž zajistí napájení zbytku instalace. Definice celkové a částečné selektivity jsou naopak uvedeny v normě GOST R 50030.2-2010 "Rozvodná a řídicí zařízení nízkého napětí - Část 2. Jističe."

"Plná selektivita (2.17.2)

Nadproudová selektivita Při sériovém zapojení dvou nadproudových ochranných přístrojů chrání přístroj na straně zátěže, aniž by spustil druhý ochranný přístroj."

"Částečná selektivita (2.17.3)

Nadproudová selektivita, když jsou dvě nadproudová ochranná zařízení zapojena do série, zařízení na straně zátěže chrání až do určité úrovně nadproudu, aniž by spustilo druhé ochranné zařízení.

O plné selektivitě lze hovořit tehdy, když je zajištěna selektivita pro všechny možné nadproudy v instalaci. Úplné selektivity mezi dvěma jističi je dosaženo, pokud je zajištěna selektivita až do nižší hodnoty Icu obou jističů, protože maximální očekávaný zkratový proud (poruchový proud) instalace bude v každém případě nižší nebo roven nejnižší hodnotě Icu obou jističů.

O částečné selektivitě se hovoří tehdy, když je selektivita zajištěna pouze do určité hodnoty proudu Is (mezní proud selektivity). Pokud proud překročí tuto hodnotu, nelze již zajistit selektivitu mezi oběma jističi.

O částečné selektivitě mezi dvěma jističi se hovoří tehdy, je-li zajištěna selektivita až do určité hodnoty Is, která je nižší než hodnoty Icu obou jističů. Pokud je maximální očekávaný zkratový proud instalace nižší nebo roven selektivitě Is, říká se, že je plně selektivní.

Příklad

Uvažuje se o následujících dvou jističích:

• Na straně zdroje XT4N250 TMA100 (Icu=36kA);
• Na straně zátěže S200M C40 (Icu=15kA).

Z "Tabulek koordinace ochranných a řídicích přístrojů" je patrné, že je zajištěna plná selektivita (T) mezi oběma jističi. To znamená, že je zajištěna selektivita až do 15 kA, tj. nižší z obou hodnot Icu.

Je zřejmé, že maximální očekávaný proud K3 v místě jističe S200M C40 bude menší nebo roven 15 kA.

Nyní se uvažuje o následujících dvou jističích:

• Na straně zdroje XT4N250 TMA80 (Icu=36kA);
• Na straně zátěže S200M C40 (Icu=15kA).

Z "Koordinačních tabulek ochranných a řídicích přístrojů" vyplývá, že selektivita mezi oběma jističi je Is=6,5kA.

To znamená, že pokud je maximální očekávaný zkratový proud na straně zátěže jističe S200M C40 menší než 6,5 kA, zajistí plnou selektivitu, a pokud je zkratový proud vyšší, zajistí částečnou selektivitu, tj. pouze pro zkraty pod 6,5 kA, zatímco pro zkraty mezi 6,5 a 15 kA nebude zajištěna žádná spoušť jističe na straně napájení.

Výhody kaskádování

Omezení proudu poskytuje výhody všem navazujícím obvodům, které jsou ovládány příslušným proudovým chráničem.

Tato zásada neukládá žádná další omezení, tj. proudové chrániče mohou být instalovány kdekoli v instalaci, kde nejsou dostatečně chráněny navazující obvody.

Výhody:

• Zjednodušení výpočtů zkratového proudu;
• širší výběr navazujících rozváděčů a spotřebičů;
• Použití rozváděčů a přístrojů určených pro lehčí provozní podmínky, a tudíž levnějších;
• Úspora místa, protože zařízení určená pro nižší proudy jsou obvykle kompaktnější.

Stanovení selektivity jističů

Definice "selektivity" se týká ochranného mechanismu a bezproblémového fungování určitých zařízení, která se skládají z jednotlivých částí zapojených do série. Často se jedná o různé typy jističů, pojistek, proudových chráničů apod. Výsledkem jejich práce je zabránit spálení elektrických součástí v případě nebezpečí.

Jak zařízení vypadá

Vezměte prosím na vědomí! Výhodou tohoto systému je možnost vypnout pouze nezbytné úseky, zatímco zbytek systému zůstává v provozu. Jedinou podmínkou je, že ochranná zařízení musí být vzájemně koordinována.

Schéma systému ochrany zóny

Mapa selektivity

Je nezbytné zmínit mapu selektivity, kterou budete potřebovat "jako vzduch" pro nadproudovou ochranu. Samotná mapa je určitým diagramem, vyneseným do os, který zobrazuje všechny kombinované časoproudé charakteristiky instalovaných zařízení. Níže je uveden příklad:

Již jsme si řekli, že všechna ochranná zařízení musí být připojena jedno po druhém. A mapa ukazuje charakteristiky těchto konkrétních spotřebičů. Hlavní pravidla při kreslení map jsou následující: nastavení ochrany musí vycházet z jednoho napětí; měřítko musí být zvoleno tak, aby byly viditelné všechny hraniční body; musí být uvedeny nejen ochranné vlastnosti, ale také maximální a minimální hodnoty zkratu v návrhových bodech schématu.

Je třeba poznamenat, že v dnešní praxi je absence map selektivity v konstrukcích, zejména při nízkých napětích, pevně zakořeněna. A to je porušení všech konstrukčních pravidel, které v konečném důsledku vede k odpojení napájení spotřebitelů.

Na závěr doporučujeme shlédnout užitečné video na toto téma: