Ce este selectivitatea întrerupătoarelor automate + principii de calcul al selectivității

Selectivitatea întreruptoarelor automate este un punct cheie în asigurarea funcționării fiabile a circuitului electric. Această funcție contribuie la prevenirea situațiilor de urgență și ridică siguranța la un nivel superior.

În cazul suprasolicitării liniei sau a unui scurtcircuit, se activează protecția doar a liniei defecte, restul instalației electrice rămânând în funcțiune. De ce se întâmplă acest lucru vom analiza în detaliu în acest articol, vom examina sarcinile principale ale protecției selective, schemele de conectare și particularitățile acestora.

De asemenea, vom acorda atenție calculului selectivității și regulilor de creare a hărții, furnizând materialul cu scheme ilustrative, tabele și fotografii. Vom completa articolul cu explicații detaliate în videoclipuri.

Semnificația și sarcinile principale ale protecției selective

Exploatarea sigură și funcționarea stabilă a instalațiilor electrice sunt sarcinile încredințate protecției selective. Aceasta calculează instantaneu și decuplează zona defectă fără a întrerupe alimentarea cu energie a sectoarelor funcționale. Selectivitatea reduce sarcinile asupra instalației și diminuează consecințele scurtcircuitului.

În cazul funcționării bine reglate a întreruptoarelor automate, cerințele privind asigurarea alimentării neîntrerupte cu energie electrică și, în consecință, a procesului tehnologic sunt satisfăcute la maximum.

Atunci când echipamentul automat care realizează deconectarea se dovedește a fi defect în urma unui scurtcircuit, datorită selectivității, consumatorii vor primi alimentare normală.

Regula care afirmă că valoarea curentului care trece prin toate întreruptoarele de distribuție instalate după întreruptorul de intrare este mai mică decât curentul nominal al acestuia din urmă, constituie baza protecției selective.

În sumă, aceste valori nominale pot fi și mai mari, dar fiecare individual trebuie să fie cu cel puțin un pas mai mic decât cel de intrare. De exemplu, dacă la intrare este instalat un întreruptor de 50 de amperi, atunci următorul după acesta se instalează un întreruptor cu o valoare nominală de curent de 40 A.

Întrerupătorul automat este compus din următoarele elemente: pârghia (1), bornele cu șurub (2), contactele mobil și fix (3, 4), placa bimetalică (5), șurubul de reglaj (6), solenoidul (7), grila de stingere a arcului (8), zăvorul (9)

Cu ajutorul pârghiei se conectează și se deconectează alimentarea cu curent la borne. La borne se aduc și se fixează contactele. Contactul mobil, prevăzut cu un arc, servește la deschiderea rapidă, iar legătura circuitului cu acesta se realizează prin contactul fix.

Declanșarea, în cazul depășirii valorii de prag a curentului, are loc datorită încălzirii și deformării plăcii bimetalice, precum și a solenoidului.

Curenții de declanșare se reglează cu ajutorul șurubului de reglaj. Pentru a preveni apariția arcului electric în timpul deschiderii contactelor, în schemă este introdus un element, cum ar fi grila de stingere a arcului. Pentru fixarea carcasei întrerupătorului există un zăvor.

Selectivitatea, ca particularitate a protecției prin relee, este capacitatea de a detecta un nod defect al sistemului și de a-l separa de partea activă a sistemului electroenergetic.

Aici este prezentată schema tabloului, care arată clar cum se distribuie sarcina în apartament. Înainte de instalarea întrerupătorului, trebuie efectuat calculul puterii totale a echipamentelor care vor fi conectate la acesta.

Selectivitatea întrerupătoarelor automate este proprietatea lor de a funcționa succesiv. Dacă acest principiu este încălcat, atât întrerupătoarele automate, cât și cablajul electric se vor încălzi.

Ca urmare, poate apărea un scurtcircuit pe linie, arderea contactelor fuzibile, a izolației. Toate acestea vor duce la defectarea aparatelor electrice și la un incendiu.

Să presupunem că pe o linie lungă de transport a energiei electrice a apărut o situație de avarie. Conform regulii principale de selectivitate, primul care se declanșează este întrerupătorul cel mai apropiat de locul avariei.

Dacă într-un apartament obișnuit, la o priză, are loc un scurtcircuit, în tablou ar trebui să se declanșeze protecția liniei din care face parte acea priză. Dacă acest lucru nu se întâmplă, urmează rândul întrerupătorului automat al tabloului și, abia după acesta, al celui de intrare.

Selectivitatea absolută și relativă a protecției

Conceptul de selectivitate este definit de GOST IEC 60947-1-2014. Se disting două tipuri de selectivitate — absolută și relativă. Dacă funcționarea protecției este coordonată astfel încât aceasta se declanșează exclusiv în interiorul zonei protejate, atunci aceasta indică selectivitatea sa absolută.

În aceste circumstanțe, curentul maxim de selectivitate devine același cu puterea maximă de întrerupere a întrerupătorului situat mai jos.

Declanșarea ca rezervă, atunci când nu a avut loc deconectarea pe sectorul problematic, se numește protecție relativ selectivă. În acest caz, are loc deconectarea întrerupătoarelor situate mai sus.

În cazul depășirii valorii prestabilite a curentului întrerupătorului automat, adică în absența unor suprasarcini mari, protecția selectivă acționează practic fără defect. Este mult mai dificil de realizat acest lucru în cazul scurtcircuitelor.

Datele despre produsele fabricate de întreprindere sunt plasate pe carcasa aparatului și pe site-urile proprii. Este important să citiți corect marcarea întrerupătoarelor – legăturile comutatoarelor se formează doar conform tabelelor unui anumit producător. Trebuie să se țină cont că grupurile organizate după principiul relativ au un număr mare de funcții.

Tabelele de selectivitate, pe care producătorii le anexează produselor lor, simplifică sarcina. Aplicându-le, se creează grupuri cu selectivitate de declanșare

Litera «T» din tabel desemnează selectivitatea totală a perechii de aparate, iar numărul – selectivitatea parțială. Atunci când valoarea limită a curentului de scurtcircuit așteptat este mai mică decât numărul indicat în tabel, selectivitatea va fi asigurată

Pentru a verifica selectivitatea dintre întrerupătorul superior și cel inferior, se intersectează verticala și orizontala. Asigurarea selectivității este o sarcină foarte importantă la alimentarea consumatorilor din categoria specială.

În lipsa acesteia, poate avea loc oprirea procesului de producție, deteriorarea liniilor, deconectarea sistemelor de climatizare, evacuare a fumului și altele.

Tipuri de scheme selective de conectare

Pe lângă selectivitatea absolută și relativă, există încă 7 tipuri de protecție selectivă:

• zonală;
• temporo-curentă;
• energetică;
• temporală;
• totală;
• parțială;
• de curent.

Pentru a asigura selectivitatea necesară a protecției automate a rețelei electrice cu întrerupătoare automate, se utilizează diferite metode. Dar, în orice caz, este important să instalați corect întrerupătorul, respectând schema aleasă și regulile de montaj.

Tipul #1 — protecția completă și parțială

Protecția totală înseamnă că, dacă o pereche de întrerupătoare este conectată în serie, apariția supracurenților determină declanșarea celui situat în apropierea zonei de defect.

Protecția parțială funcționează după același principiu ca și cea totală, dar numai după ce curentul atinge valoarea de prag stabilită.

Selectivitatea de declanșare asigurată de întrerupătoare (A și B) constă în faptul că un scurtcircuit, indiferent în ce loc al instalației electrice apare, va fi întrerupt de cel mai apropiat întrerupător situat deasupra acestui punct. Dispozitivele rămase nu se vor declanșa.

Dacă selectivitatea este asigurată până la cea mai mică dintre valorile de curent ale celor două întrerupătoare automate, se poate vorbi de selectivitate totală între ele. În acest caz, valoarea limită a curentului de scurtcircuit prezumat al instalației, în orice circumstanțe, va fi egală sau mai mică decât valoarea curentului celor două întrerupătoare automate.

Tipul #2 — tipul de selectivitate pe curent

La selectivitatea de curent, indicatorul principal este pragul de curent maxim. Valorile sunt aranjate în ordine crescătoare de la obiect la intrare. Acțiunea acestei selectivități a protecțiilor se bazează pe același principiu ca și în cazul selectivității temporale.

Diferența constă doar în faptul că întârzierea se face în funcție de valoarea curentului — pe măsură ce punctul de scurtcircuit se apropie de intrare, valorile curentului de scurtcircuit cresc. Timpul de declanșare poate fi același.

Zona deteriorată de scurtcircuit se determină prin intermediul setărilor de declanșare la diferite valori ale curentului. Selectivitatea poate fi completă doar în condițiile în care curentul de scurtcircuit este scăzut, iar între două întrerupătoare automate există un echipament cu o rezistență electrică considerabilă. În acest caz, curenții de scurtcircuit vor diferi semnificativ.

Acest tip de selectivitate se aplică în principal în tablourile de distribuție finale. Aici se combină un curent nominal de valoare redusă și un curent de scurtcircuit cu o impedanță mare a cablurilor de legătură.

Această variantă de selectivitate este economică, simplă și acționează instantaneu. Totuși, de multe ori această selectivitate poate fi parțială, deoarece curentul maxim, de regulă, este mic.

În fotografie, selectivitatea de curent cu utilizarea AB. La acest tip de selectivitate, există o deplasare pe axa curentului a caracteristicilor de curent ale întrerupătoarelor automate dispuse unul după altul.

Când valorile Isd1 și Isd2 sunt identice sau foarte apropiate, atunci Is — curentul maxim de selectivitate este egal cu Isd2. Dacă aceste valori diferă semnificativ, Is = Isd1.

Condiția pentru asigurarea selectivității de curent este respectarea inegalităților: Ir1/Ir2 > 2 și Isd1/Isd2 > 2. În acest caz, maximul selectivității este Is = Isd1.

Printre dezavantaje se numără și creșterea rapidă a nivelului setărilor de protecție împotriva curenților mari. Nu este posibilă deconectarea rapidă a circuitului deteriorat dacă unul dintre întrerupătoarele automate se defectează.

La calcularea setărilor de protecție la curent, trebuie să se țină cont de curenții reali care trec prin întrerupătoarele care funcționează în regim automat.

Tipul #3 — varianta temporală și de timp-curent

Atunci când în circuit există o serie de întrerupătoare automate cu caracteristici de curent identice, dar cu timpi de întârziere diferiți, la apariția unei defecțiuni acestea se protejează reciproc. Cel care se află în imediata apropiere a locului defecțiunii va declanșa imediat, următorul — după un anumit timp, și așa mai departe.

În această schemă cu 2 niveluri, întrerupătorul «A» are un timp de întârziere care asigură selectivitatea totală cu caracteristicile AB «B».

În cazul selectivității timp-curent, dispozitivele de protecție reacționează nu numai la curent, ci și la durata reacției. La o anumită valoare a curentului, după un timp de întârziere, se declanșează protecția a cărei distanță până la locul de scurtcircuit este mai mică. Partea funcțională a instalației nu se deconectează.

În fotografie, graficul selectivității temporale cu utilizarea întreruptoarelor automate. Caracteristicile timp-curent ale întreruptoarelor B și A nu se intersectează. Ele sunt dispuse în trepte.

Combinația dintre selectivitatea de curent și cea temporală crește eficiența deconectării. Când Isc B < Irm A, selectivitatea este totală, declanșarea are loc instantaneu. Întrerupătorul automat situat deasupra este prevăzut cu două setări: Im A și Ii A. Prima reprezintă o secționare selectivă de curent, a doua – o declanșare instantanee.

Tipul #4 — selectivitatea energetică a întreruptoarelor

În cazul selectivității energetice, deconectările au loc în interiorul carcasei întreruptorului automat. Durata procesului este atât de mică, încât curentul de scurtcircuit nu apucă să se apropie de valoarea sa limită.

Sistemul de protecție timp-curent este considerat complex. Aici este implicată nu numai reacția la curent, ci și timpul pe parcursul căruia aceasta are loc.

Odată cu creșterea curentului, la întreruptorul automat scade valoarea timpului de declanșare. Baza acestui tip de selectivitate este reglarea protecției în așa fel încât, din partea obiectului protejat, aceasta să se declanșeze mai rapid la toate valorile de prag ale curentului, în comparație cu întreruptorul automat de la intrare.

Tipul #5 — schema de protecție pe zone

Metoda zonală este complexă și costisitoare, de aceea se aplică în principal în industrie. De îndată ce indicatorii de prag ai curentului ating maximul, datele sunt transmise către centrul de control și întreruptorul automat selectat se declanșează. Rețeaua electrică cu acest tip de selectivitate include declanșatoare electronice speciale.

Când se detectează o defecțiune, de la întreruptorul situat mai jos se transmite un semnal către dispozitivul aflat mai sus. Primul întreruptor automat trebuie să reacționeze într-o secundă. Dacă nu reacționează, se declanșează al doilea.

Comparând acest tip de selectivitate cu selectivitatea temporală, se poate observa că timpul de declanșare în acest caz este mult mai mic – uneori se ridică la sute de milisecunde. Se reduce atât procentul de intervenție în sistem, cât și procentul de deteriorare a acestuia. Se diminuează influențele termice și dinamice asupra părților instalației. Crește numărul nivelurilor de selectivitate.

Când curenții care circulă prin dispozitivele de protecție ating o valoare mai mare decât propriile setări, semnalul de blocare este transmis de fiecare întreruptor către protecția de nivel superior.

În cazul selectivității zonale, se declanșează protecția aflată de partea sursei de alimentare, dacă se ia ca punct de referință locul de scurtcircuit. Până în momentul declanșării întreruptorului automat, se exercită controlul pentru ca dispozitivul de protecție de partea încărcată să nu emită un semnal similar.

Dar o astfel de selectivitate necesită prezența unei surse suplimentare de alimentare. Prin urmare, aplicarea rațională a acestui tip de selectivitate o reprezintă sistemele cu parametri mari de curent de scurtcircuit și curent de magnitudine semnificativă. Acestea sunt aparatele de comutație și distribuție situate în partea de sarcină a generatoarelor și transformatoarelor.

Calculul selectivității întreruptoarelor

Alegerea corectă a întrerupătorului și reglarea corectă reprezintă principiul fundamental al asigurării selectivității întrerupătoarelor automate. Selectivitatea pentru întrerupătorul situat în apropierea sursei garantează îndeplinirea cerinței: Iso.posled ≥ Kn.o ∙ Ik.pred.

Aici Iso.posled reprezintă valoarea curentului după care urmează declanșarea protecției. Ik.pred reprezintă curentul de scurtcircuit în punctul final al zonei asupra căreia se extinde acțiunea întrerupătorului situat departe de sursa de energie. Kn.o reprezintă coeficientul de fiabilitate. Valoarea sa depinde de dispersia parametrilor.

Valoarea nominală a întrerupătorului pentru circuit este selectată nu numai prin calcul, ci și cu ajutorul unui astfel de tabel, ținând cont de secțiunea cablurilor din schemă.

Relația tso.posled ≥ tk.pred + ∆t demonstrează selectivitatea în cazul reglării în timp a întrerupătoarelor. tso.posled și tk.pred reprezintă intervalele de timp de declanșare ale întrerupătoarelor situate la o distanță mare de sursa de alimentare și respectiv în apropiere. ∆t este un parametru preluat din catalog și care desemnează gradul temporal de selectivitate.

Harta selectivității și regulile de creare a acesteia

Caracteristicile timp-curent ale tuturor dispozitivelor incluse în schema rețelei electrice sunt reprezentate pe harta selectivității. Scopul întocmirii acesteia este asigurarea maximă a protecției întrerupătoarelor. Baza protecției întrerupătoarelor o reprezintă principiul conform căruia întrerupătoarele se conectează unul după altul strict în serie.

Există o serie de reguli obligatorii la crearea hărții selectivității:

1. Instalațiile trebuie să aibă o singură sursă de tensiune.
2. Toate punctele de calcul importante trebuie să fie bine vizibile. Ținând cont de această cerință, este necesar să se aleagă scara.
3. Pe hartă se indică proprietățile de protecție, parametrii minimi și maximi de scurtcircuit în punctele sistemului.

De multe ori normele de proiectare sunt încălcate, iar hărțile selectivității lipsesc din proiecte. Acest lucru poate duce la întreruperi în alimentarea cu energie electrică a consumatorilor.

Pe hartă se aplică caracteristicile întrerupătoarelor conectate în serie unul după altul. Schema în sine se construiește în axe

Harta oferă o imagine completă privind coordonarea reglajelor. Ea oferă posibilitatea de a compara funcționarea întrerupătoarelor după o caracteristică precum selectivitatea.

Varietățile de axe de timp-curent sunt baza nu numai pentru construirea hărților de selectivitate pentru protecția la curent sub formă de întrerupătoare automate, ci și pentru alte tipuri ale acesteia: siguranțe, relee. De obicei, o hartă conține caracteristicile a 2-3 întrerupătoare automate. Pe axa absciselor se marchează valoarea curentului în kV, iar pe axa ordonatelor – timpul în secunde.

Concluzii și material video util pe această temă

Defecțiuni în funcționarea întrerupătoarelor automate și remedierea lor:

Trasarea hărții de selectivitate cu ajutorul unui program special:

Utilizarea sigură și fiabilă a instalației electrice este imposibilă fără a lua în considerare selectivitatea întrerupătoarelor. Cunoscând aspectele principale ale creării protecției selective, se poate realiza o selecție corectă a echipamentelor pentru propriul proiect tehnic.

Dumneavoastră vă ocupați profesional de lucrări de instalații electrice și doriți să completați materialul descris mai sus? Sau ați observat o neconcordanță sau o eroare în acest articol? Sau poate doriți să adresați o întrebare experților noștri? Vă rugăm să scrieți comentariile dumneavoastră în blocul de mai jos.