Vad är selektivitet för automatsäkringar + principer för beräkning av selektivitet

Selektivitet hos automatsäkringar är en nyckelfaktor för att säkerställa pålitlig drift av en elektrisk krets. Denna funktion bidrar till att förebygga olyckor och höjer säkerheten till en högre nivå.

Vid överbelastning eller kortslutning aktiveras endast skyddet för den skadade ledningen, medan resten av elinstallationen förblir i drift. Varför det blir så kommer vi att gå igenom i detalj i den här artikeln, titta på de viktigaste uppgifterna för selektivt skydd, anslutningsscheman och deras egenskaper.

Vi kommer också att ägna uppmärksamhet åt beräkning av selektivitet och regler för att skapa en karta, förse materialet med tydliga diagram, tabeller och foton. Och vi kompletterar artikeln med detaljerade förklaringar i videor.

Betydelse och huvuduppgifter för selektivt skydd

Säker drift och stabil funktion av elinstallationer är uppgifter som åligger det selektiva skyddet. Den beräknar omedelbart och isolerar den skadade zonen utan att avbryta strömförsörjningen till friska delar. Selektivitet minskar belastningar på installationen och minskar konsekvenserna av kortslutning.

Med välavstämda automatsäkringar tillgodoses kraven på oavbruten elförsörjning och därmed den tekniska processen på bästa sätt.

När den automatiska utlösningsutrustningen visar sig vara felaktig på grund av kortslutning, kommer konsumenterna att få normal strömförsörjning tack vare selektiviteten.

Regeln att storleken på strömmen som passerar genom alla distributionsbrytare installerade efter inkommande automatsäkring är mindre än den märkta strömmen för den senare är grunden för selektivt skydd.

Sammantaget kan dessa märkvärden vara större, men varje enskilt måste minst ett steg lägre än inkommande. Så, om en 50-amperes automatsäkring är installerad vid inkommande, installeras därefter en brytare med en märkström på 40 A.

En strömbrytare består av följande komponenter: spak (1), skruvklämmor (2), rörlig och fast kontakt (3, 4), bimetallplatta (5), justerskruv (6), solenoid (7), ljusbågsgaller (8), spärr (9).

Med hjälp av spaken slår man på och stänger av strömmen till klämmorna. Kontakterna ansluts och fästs vid klämmorna. Den rörliga kontakten med fjäder används för snabb frånkoppling, och kretsens anslutning till den sker genom den fasta kontakten.

Frånkoppling, vid överskridande av strömmens tröskelvärde, sker genom uppvärmning och böjning av bimetallplattan samt solenoiden.

Utlösningsströmmarna justeras med justerskruven. För att förhindra uppkomst av ljusbåge vid kontaktöppning har ett element som ljusbågsgaller införts i kretsen. För fastsättning av strömbrytarens hölje finns en spärr.

Selektivitet, som en egenskap hos reläskydd, är förmågan att upptäcka en felaktig systemnod och isolera den från den fungerande delen av elkraftsystemet.

Här visas ett schema över elcentralen som tydligt visar hur belastningen fördelas i lägenheten. Innan installation av strömbrytaren måste man beräkna den totala effekten för den utrustning som ska anslutas till den.

Selektivitet hos strömbrytare är deras egenskap att arbeta sekventiellt. Om denna princip bryts kommer både strömbrytarna och elledningarna att bli varma.

Som resultat kan kortslutning uppstå på ledningen, smältning av kontakter och isolering. Allt detta leder till skador på elapparater och brand.

Anta att en nödsituation uppstår på en lång kraftledning. Enligt huvudregeln för selektivitet löser den strömbrytare som är närmast skadeplatsen ut först.

Om det i en vanlig lägenhet uppstår kortslutning i ett uttag, bör linjeskyddet som uttaget ingår i lösa ut i elcentralen. Om detta inte sker, är det dags för strömbrytaren i elcentralen, och först därefter för huvudsäkringen.

Absolut och relativ selektivitet av skydd

Begreppet selektivitet definieras av GOST IEC 60947-1-2014. Man skiljer på två typer av selektivitet — absolut och relativ. Om skyddets funktion är samordnad så att det löser ut endast inom den skyddade zonen, indikerar detta absolut selektivitet.

Under dessa omständigheter blir den maximala selektiva strömmen densamma som den maximala brytkapaciteten hos den underliggande strömbrytaren.

Utlösning som en reserv, när frånkoppling på felstället inte har skett, kallas relativt selektivt skydd. Då sker frånkoppling av de ovanliggande strömbrytarna.

Vid överskridande av strömbrytarens inställda strömvärde, dvs. vid frånvaro av stora överbelastningar, fungerar det selektiva skyddet praktiskt taget felfritt. Det är mycket svårare att uppnå detta vid kortslutningar.

Data om företagets tillverkade produkter placeras på apparatens hölje och på deras webbplatser. Det är viktigt att du läser märkningen på automaterna – grupper av brytare formas endast enligt tabeller från en specifik tillverkare. Du bör beakta att grupper som är ordnade enligt relativ princip har ett stort antal funktioner.

Selektivitetstabeller som tillverkarna bifogar till sina produkter förenklar uppgiften. Genom att använda dem skapar du grupper med selektivitet vid utlösning.

Bokstaven «T» i tabellen betecknar full selektivitet för ett apparatpar, och siffran betecknar partiell selektivitet. När det förväntade gränsvärdet för kortslutningsströmmen är lägre än siffran i tabellen, kommer selektiviteten att vara säkerställd.

För att kontrollera selektiviteten mellan en överordnad och en underordnad automat, hittar du skärningspunkten mellan vertikal och horisontell. Att säkerställa selektivitet är en mycket viktig uppgift vid matning av konsumenter som tillhör en speciell kategori.

Om den saknas kan en stopp av produktionsprocessen, skada på ledningar, frånkoppling av luftkonditioneringssystem, rökutsugningssystem och andra inträffa.

Typer av selektiva anslutningsscheman

Förutom absolut och relativ selektivitet finns det ytterligare 7 typer av selektivt skydd:

• zonskydd;
• tidsströmsskydd;
• energiskydd;
• tidsskydd;
• fullt skydd;
• partiellt skydd;
• strömsskydd.

För att säkerställa den erforderliga selektiviteten hos det automatiska skyddet i elnätet med automatsäkringar används olika metoder. Men i alla fall är det viktigt att du installerar brytaren korrekt, enligt valt schema och installationsregler.

Typ 1 — fullständigt och partiellt skydd

Fullt skydd innebär att om ett par automater är seriekopplade, orsakar förekomsten av överströmmar frånkoppling av den som är placerad nära felområdet.

Partiellt skydd fungerar enligt samma princip som fullt skydd, men först efter att strömmen har nått ett inställt tröskelvärde.

Selektivitet vid frånkoppling, som säkerställs av automater (A och B), innebär att en kortslutning, oavsett var i elinstallationen den uppstår, kommer att brytas av den närmaste brytaren ovanför den punkten. De återstående enheterna kopplas inte från.

Om selektivitet är säkerställd upp till den lägre av de två strömvärdena hos automaterna, finns det anledning att tala om full selektivitet mellan dem. I detta fall kommer det maximala värdet av den förväntade kortslutningsströmmen i installationen under alla omständigheter att vara lika med eller mindre än strömvärdet för de två automaterna.

Typ 2 — strömtyp av selektivitet

Vid strömselektivitet är huvudindikatorn den maximala strömmarkeringen. Värdena ordnas i stigande ordning från objektet till inmatningen. Denna selektivitet hos skydden fungerar på samma grund som tidsselektivitet.

Skillnaden är bara att fördröjningen görs baserat på strömvärdet – när kortslutningspunkten närmar sig inmatningen ökar kortslutningsströmmens värde. Tidsindikatorn för frånkoppling kan vara densamma.

Den skadade zonen på grund av kortslutning bestäms genom utlösningsinställningar för olika strömvärden. Full selektivitet kan endast uppnås under förhållanden där kortslutningsströmmen är låg och det mellan två automatsäkringar finns utrustning med betydande elektriskt motstånd. I ett sådant fall kommer kortslutningsströmmarna att skilja sig avsevärt.

Denna typ av selektivitet används främst i slutliga distributionscentraler. Här kombineras en nominell ström av liten storlek och kortslutningsström med stort totalmotstånd i anslutningskablarna.

Detta alternativ för selektivitet är ekonomiskt, enkelt och verkar omedelbart. Ändå kan denna selektivitet ofta vara partiell eftersom den maximala strömmen vanligtvis är liten.

På bilden visas strömselektivitet med användning av automatsäkringar. Vid denna typ av selektivitet finns en förskjutning längs strömaxeln hos strömkarakteristikerna för automatsäkringar placerade efter varandra.

När värdena Isd1 och Isd2 är identiska eller extremt nära, är Is – den maximala selektivitetsströmmen – lika med Isd2. Om dessa värden skiljer sig mycket är Is = Isd1.

Villkoret för att säkerställa strömselektivitet är att olikheterna uppfylls: Ir1/Ir2 > 2 och Isd1/Isd2 > 2. I detta fall är selektivitetens maximum Is = Isd1.

Till nackdelarna hör även den snabba ökningen av skyddsinställningsnivån för höga strömmar. Det är inte möjligt att snabbt koppla bort den skadade kretsen om en av automatsäkringarna skulle bli defekt.

Vid beräkning av strömsskyddsinställningar måste man ta hänsyn till de faktiska strömmarna som passerar genom brytare som arbetar i automatiskt läge.

Typ 3 — tids- och tids-strömvariant

När det i en krets finns en serie automatsäkringar med identiska strömkarakteristiker men olika tidsfördröjningar, så skyddar de varandra när ett fel uppstår. Den som befinner sig närmast felstället löser ut omedelbart, nästa efter en viss tid, och så vidare.

I detta 2-nivåschema har brytaren «A» en tidsfördröjning som ger full selektivitet med automatsäkringens «B» karakteristik.

Vid tidsströmsselektivitet reagerar skyddsapparaterna inte bara på ström utan även på reaktionens varaktighet. Vid ett visst strömvärde efter en viss fördröjningstid löser skyddet ut som är närmast kortslutningsstället. Den felfria delen av anläggningen kopplas inte från.

På bilden ett diagram över tidsselektivitet med användning av automatsäkringar. Tidsströmskarakteristiken för brytarna B och A överlappar inte. De är stegvis placerade.

Kombinationen av ström- och tidsselektivitet ökar frånkopplingseffektiviteten. När Isc B< Irm A är selektiviteten fullständig, utlösning sker omedelbart. Den övre brytaren är försedd med två inställningar: Im A och Ii A. Den första är en selektiv strömavkoppling, den andra är omedelbar utlösning.

Typ 4 — energiselektivitet hos automater

Vid energiselektivitet sker frånkopplingarna inuti automatsäkringens hölje. Processens varaktighet är så kort att kortslutningsströmmen inte hinner nå sitt gränsvärde.

Tidsströmsskyddssystemet anses vara komplicerat. Här är inte bara reaktion på ström inblandad utan också den tid under vilken detta sker.

I takt med att strömmen ökar hos brytaren minskar utlösningstiden. Grunden för denna selektivitetstyp är en justering av skyddet på ett sådant sätt att det från den skyddade objektets sida löser ut snabbare vid alla tröskelströmvärden jämfört med brytaren vid inmatningen.

Typ 5 — zonskyddsschema

Zonmetoden är komplicerad och dyr, därför används den främst inom industrin. När tröskelströmvärdena når max skickas data till styrcentralen och den valda brytaren löser ut. Elnätet med denna typ av selektivitet innehåller speciella elektroniska utlösare.

När en störning upptäcks skickas en signal från den nedre brytaren till den övre enheten. Den första brytaren ska reagera inom en sekund. Om den inte reagerar löser den andra ut.

Jämför man denna typ av selektivitet med tidsselektivitet ser man att utlösningstiden i detta fall är mycket lägre – ibland bara hundratals millisekunder. Både interventionsprocenten i systemet och skadeprocenten minskar. Termiska och dynamiska påverkningar på anläggningsdelar reduceras. Antalet selektivitetsnivåer ökar.

När strömmen som flyter genom skyddsanordningarna överstiger deras egna inställningsvärden, skickar varje brytare en blockeringssignal till skyddet på högre nivå.

Vid zonselektivitet löser skyddet närmast strömkällan ut, med kortslutningsstället som utgångspunkt. Fram till dess att brytaren löser ut övervakas att skyddsanordningen på den belastade sidan inte sänder en liknande signal.

Men sådan selektivitet kräver närvaro av en extra strömkälla. Därför är den rationella tillämpningen av denna typ av selektivitet system med höga parametrar för kortslutningsström och ström av betydande storlek. Sådana är kopplings- och distributionsapparater som finns på belastningssidan av generatorer och transformatorer.

Beräkning av selektivitet hos automater

Rätt val av automatsäkring och korrekt inställning är grundprincipen för att upprätthålla selektivitet hos automatiska strömbrytare. Selektiviteten för en brytare nära källan garanterar att kravet uppfylls: Is.o.posled ≥ Kn.o.∙ I k.pred.

Här är Is.o. posled den strömstorlek efter vilken skyddet utlöses. I k.pred är kortslutningsströmmen i zonens slutpunkt, där verkningsområdet för en automatsäkring långt från energikällan sträcker sig. Kn.o. är tillförlitlighetskoefficienten. Dess värde beror på parameterspridningen.

Märkvärdet för automatsäkringen i en krets väljs inte bara genom beräkning, utan även med hjälp av en sådan tabell, med hänsyn till kabeltvärsnittet i schemat.

Uppställningen ts.o.posled ≥ tk.pred + Δt visar selektivitet vid tidsinställning av automatsäkringar. ts.o.posled, tk.pred är tidsintervall för utlösning av brytare som befinner sig på stort avstånd från strömkällan respektive nära. Δt är en parameter som tas från en katalog och anger tidsselektivitetsgraden.

Selektivitetskarta och regler för att skapa den

Tid-ström-egenskaperna för alla enheter som ingår i det elektriska nätverksschemat visas på selektivitetskartan. Syftet med att skapa den är att maximera skyddet för automatsäkringarna. Grunden för skyddet av brytarna är principen att brytarna kopplas i strikt serie efter varandra.

Det finns ett antal regler som måste följas när man skapar en selektivitetskarta:

1. Installationerna måste ha en spänningskälla.
2. Alla viktiga beräkningspunkter ska vara väl synliga. Med hänsyn till detta krav måste skalan väljas.
3. På kartan anges skyddsegenskaper, minimala och maximala kortslutningsparametrar i systemets punkter.

Ofta bryts designnormerna och selektivitetskartor saknas i projekten. Detta kan leda till avbrott i elförsörjningen till konsumenterna.

På kartan ritas egenskaperna för automatsäkringar som är kopplade i serie efter varandra. Själva schemat ritas i axlar.

Kartan ger en fullständig bild av samordningen av inställningarna. Den ger möjlighet att jämföra automatsäkringarnas funktion med avseende på selektivitet.

Tidsströmsvarianter av axlar är grunden inte bara för att bygga selektivitetskartor för strömskydd i form av automatsäkringar, utan även för andra typer: säkringar, reläer. Vanligtvis innehåller en karta egenskaper för 2-3 automatsäkringar. På abskissaxeln anges strömstyrkan i kA, och på ordinataxeln tiden i sekunder.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Problem vid drift av automatsäkringar och deras åtgärdande:

Rita selektivitetskarta med hjälp av ett specialprogram:

Tillförlitlig och säker användning av elektriska ledningar är omöjlig utan hänsyn till automatsäkringarnas selektivitet. Genom att känna till grunderna för att skapa selektivt skydd kan du på ett kompetent sätt välja utrustning för ditt tekniska projekt.

Arbetar du professionellt med elinstallationer och vill komplettera materialet ovan? Eller har du upptäckt en avvikelse eller ett fel i denna artikel? Eller kanske du vill ställa en fråga till våra experter? Skriv gärna dina kommentarer i blocket nedan.