Понятие (карта) селективности в электрических сетях: функции и виды защиты

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.

Селективность

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.

Главные функции

Ключевые задачи селективной защиты — обеспечение бесперебойного функционирования электросистемы и недопустимость сгорания механизмов при появлении угроз. Единственным условием для корректной работы такого типа защиты считают согласованность защитных агрегатов между собой.

Как только возникает аварийная ситуация, испорченный участок при помощи селективной защиты мгновенно определяется и отключается. При этом исправные места продолжают работу, а отключенные никак им в этом не мешают. Селективность существенно снижает нагрузку на электрические установки.

Базовый принцип обустройства такого типа защиты кроется в оборудовании автоматов с номинальным током, который меньше, чем у прибора на вводе. В сумме они могут превышать номинал группового автомата, но по отдельности – никогда. К примеру, при установке вводного устройства на 50 А следующий аппарат не должен обладать номиналом выше 40 А. Первым всегда сработает агрегат, находящийся максимально близко к месту ЧП.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Выбор автоматов, в том числе и для защиты с абсолютной селективностью, зависит от их номинала и характеристик срабатывания, которые имеют обозначения В, С и D. Зачастую приборами, которые оберегают электросистему, служат различные виды автоматов, предохранителей, УЗО.

Таким образом, к основным функциям селективной защиты можно отнести:

обеспечение безопасности электрических приборов и работников;
быстрое выявление и отключение той зоны электросистемы, где случилась поломка (при этом рабочие зоны не прекращают функционирование);
снижение негативных последствий для рабочих частей электромеханизмов;
снижение нагрузки на составные механизмы, предотвращение поломок в неисправной зоне;
гарантия непрерывного рабочего процесса и постоянного электроснабжения высокого уровня.
поддержка оптимальной работы той или иной установки.

Селективность защиты абсолютная и относительная

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

Особенности дифференциальной защиты силового оборудования

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

Вывод

Зачастую в бытовых электросетях применяют токовую или временную селективность. Оптимальным способом для этого является последовательная установка УЗО, когда имеется один общий выключатель, а еще несколько расположены на шлейфе. Селективная защита способствует корректному и бесперебойному функционированию оборудования.

Источники

https://orenburgelectro.ru/drugoe/chto-takoe-selektivnost-v-elektrike-sovety-elektrika.html
https://grand-electro.ru/elektrooborudovanie/chto-oznachaet-selektivnost-v-elektrike-vidy-selektivnoy-zaschity.html
https://ectrl.ru/montazh/selektivnost-eto.html
https://amperof.ru/teoriya/selektivnost.html
https://rusenergetics.ru/polezno-znat/selektivnost-avtomaticheskikh-vyklyuchateley
https://odinelectric.ru/knowledgebase/chto-takoe-selectivnost-v-electrike
https://tokzamer.ru/novosti/selektivnost-avtomaticheskih-vykljuchatelej-pue
https://SamElectric.ru/spravka/selektivnost-na-modulnyh-avtomatah-kak-dostich-nevozmozhnogo.html
https://electricremont.ru/chto-takoe-selektivnost-v-elektrike.html
https://www.21vek-220v.ru/articles/chto-takoe-selektivnost-avtomaticheskix-vyklyuchatelej
https://NpfGeoProm.ru/teoriya-i-opyt/selektivnost-avtomaticheskih-vyklyuchatelej-pue.html
https://oncool.ru/vyklyuchateli/selektivnost-avtomaticheskogo-vyklyuchatelya-pue.html

Виды селективных схем подключения

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

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

Максимальная токовая защита

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.

Токовая селективность

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

Методы обеспечения

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

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.

Временная селективность – это качественное продолжение токовой селективности. Здесь также определяется защита по току, но добавляется и временной диапазон. При этом защитное устройство при коротком замыкании срабатывает не сразу, а только после определенного времени задержки. Для чего это необходимо? Цель – дать возможность сработать защитным устройствам на прилежащих участках, чтобы отключить область короткого замыкания от них.

Энергетическая селективность является специфичной. Она характеризуется токоограничивающими показателями. Поэтому в электрических сетях используются так называемые автоматические выключатели в литом корпусе, у которых время срабатывания отключения определяется тысячными долями секунды. То есть, они срабатывают настолько быстро, что ток короткого замыкания не успевает достичь своего максимального показателя.

Зонная селективность работает по принципу диалога между токоизмерительными устройствами, которые, обнаружив порог превышения параметров тока, тут же отключают зону неисправности. Самое главное, что защитное устройство точно определяет зону отключения. По сути, это временная селективность, только с более быстрым отключением сети.

Для чего нужны двухполюсные автоматические выключатели?

Многие считают, что автоматические выключатели с двумя полюсами совершенно не нужны, так как однополюсный автомат, установленный на фазном проводе отключается и обесточивает всю систему. Но такая установка не гарантирует полную безопасность системы после отключения, так как токи в нейтрали могут присутствовать после отключения одного из фазных проводов. Чтобы избежать подобных ситуаций, нужно в двухпроводной сели устанавливать автоматические двухполюсные автоматические выключатели, которые отключают сразу оба провода. Модульные двухполюсные автоматические выключатели устанавливаются на стандартную DIN-рейку и занимают место двух однополюсных устройств (36 мм). Характеристики двухполюсных автоматических выключателей могут иметь все варианты: В, С, D. Применяемость двухполюсных автоматических выключателей не настолько широка как однополюсных или трехполюсных, но их все же применяют в строительстве и производственных нуждах. В квартирах и домах двухполюсный автоматический выключатель не заменим в качестве вводного автомата, особенно в старом жилищном фонде, где вся проводка имеет всего два провода. При отключении такого автомата, можно с полной уверенностью говорить о безопасности проведения любых ремонтных работ и работ по обслуживанию электросистем квартиры. Но, несмотря, ни на что, количество установленных двухполюсных автоматов всегда меньше чем однополюсных автоматов. Обычно количество однополюсных в три раза превышает количество двухполюсных. Кроме описанного использования двухполюсного автомата в качестве вводного для двупроводной сети, его можно использовать в качестве управляющего и защитного элемента для систем с технологической (механической, кинематической и другой) связью. То есть при отключении одного устройства из-за неисправности должно произойти отключение другого устройства, которое не может работать при остановке первого. Причем питание этих устройств может происходить по двум независимым линиям, но отключаться они одновременно. Это свойство двухполюсного автомата используют крайне редко. Примером использования двухполюсного автоматического выключателя для автоматизации системы можно считать подключение электрического отопительного котла и циркуляционного насоса. В этом случае мощный нагревательный элемент котла запитан через один полюс автомата, а насос со значительно меньшей мощностью через другой. При неисправности нагревательного элемента котла произойдет отключение сразу двух устройств. Но особенно важным случаем будет неисправность насоса, которая отключит нагревательный элемент и не допустит перегрева котла при отсутствии циркуляции воды в системе. назад

Для чего нужны двухполюсные автоматические выключатели?

Установка и выбор автоматического выключателя должны учитывать требование селективности. Селективностью автоматических выключателей является подбор устройств в одной системе таким образом, чтобы при повреждениях или возникновении аварийной ситуации на любом участке электросистемы, отключение производилось одним автоматом, который расположен ближе всего к месту повреждения на линии и другие автоматы не срабатывали. То есть, если неисправность или авария произошли в районе розетки, то отключается только автомат розеточной группы этого помещения, а автоматы, стоящие между счетчиком и этим автоматом, не отключаются. Различают несколько вариантов селиктивности. Полной селективностью называют вариант выбора и установки автоматических выключателей, который при любом повреждении отключается дальний от вводного автомат, а остальные остаются включенными. Частичной селективностью называют вариант выбора и установки автоматических выключателей с условием, чтобы при неисправности отключение дальнего автомата происходило при меньших величинах тока короткого замыкания, а при полной величине тока короткого замыкания условие может не соблюдаться. Отсутствие селективности – это вариант установки автоматов таким образом, что выключение происходит сразу нескольких автоматов одновременно.

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.

Что это такое?

В первую очередь, понятие «селективность» включает в себя защитный механизм и отлаженную работу неких приборов, состоящих из отдельных элементов, последовательно подключенных между собой. Зачастую такими приборами служат различные виды автоматов, предохранителей, УЗО и т.д. Результатом их работы является предупреждение «сгорания» электромеханизмов в случае возникновения угроз. Схема селективной работы автоматических выключателей и УЗО в щитке предоставлена ниже:

Преимуществом данной системы является ее свойство отключать лишь необходимые участки, при этом вся остальная система остается в рабочем состоянии. Единственным условием при этом остается согласованность защитных устройств между собой.