Селективность между модульными автоматическими выключателями

Что общего у крупного центра обработки данных и небольшой серверной, у морской нефтяной платформы и энергодиспетчерского пункта на железной дороге, у городской поликлиники и банка? Все эти объекты относятся к потребителям I и особой категории электроснабжения и поэтому должны отвечать самым высоким требованиям к уровню электрической стабильности.
Достичь бесперебойной и качественной работы энергоустановок информационных систем, сервисов безопасности и контроля доступа и пр. можно только при условии реализации полной селективности на всех уровнях распределения. Данное утверждение в особенности касается модульных автоматических выключателей в низковольтных распределительных щитах.

Глоссарий специалиста

Селективность — согласование работы установленных последовательно защитных аппаратов, таким образом, чтобы в случае перегрузки или короткого замыкания (к.з.) отключалась только та часть установки, где возникла неисправность.

Полная селективность — обеспечивается в случае, когда при последовательном соединении двух автоматических выключателей оборудование со стороны нагрузки (потребителя) осуществляет защиту без срабатывания устройства со стороны питания.

Частичная селективность — отличается от полной тем, что оборудование со стороны нагрузки осуществляет защиту без срабатывания устройства со стороны питания лишь до определённого уровня сверхтока Is (предельный ток селективности).

Зона перегрузки — диапазон значений тока, в котором за срабатывание отвечает тепловой расцепитель (биметаллическая пластина). Представляет собой обратнозависимую характеристику.

Зона короткого замыкания — диапазон значений тока, в котором за срабатывание отвечает электромагнитный расцепитель. Обеспечивает практически мгновенное срабатывание.

Рис. 1. Зона перегрузки и зона короткого замыкания

Полная селективность между модульными автоматическими выключателями

Как правило, специалисты решают задачу согласования рабочих характеристик модульных автоматических выключателей со стороны питания и нагрузки, используя токовый метод. Он основан на выборе аппаратов защиты с разными уставками по току, причём более высокие значения должно иметь оборудование на стороне питания. Для подбора автоматических выключателей используются таблицы селективности и специальное программное обеспечение. Но даже такая тщательная проработка схемы позволяет добиться лишь частичной координации рабочих характеристик модульных автоматических выключателей. Полная селективность обеспечивается только в распределительных боксах, где расчётные токи к.з. небольшие, что на самом деле редкость. Как правило, даже в квартирных щитах достигается лишь частичная селективность. Рассмотрим такой пример – в электрическом шкафу установлены автоматические выключатели с характеристикой С. Номинальный ток вводного аппарата — 32А, устройства на отходящей линии – 16А. Нижняя граница зоны срабатывания вводного автомата  5In=5·32=160А. Она же является и верхней границей срабатывания для нижестоящего автомата. ¹Очевидно, что в данном случае полная селективность не обеспечивается.

Часто задача согласованной работы автоматических выключателей со стороны нагрузки и питания во всём диапазоне сверхтоков остаётся нерешённой, что приводит к авариям. «Не так давно в одном крупном банке из-за чайника, случайно включённого в розетку «чистых» сетей ¹, и отсутствия полной селективности в распределительных шкафах были обесточены все компьютеры на этаже, что привело к потере полугодового отчёта», — рассказывает Алексей Азаров, начальник отдела электрических сетей и систем компании «ЭкоПрог».

До недавнего времени полную селективность можно было реализовать, установив в качестве вводного устройства в распределительном щите вместо модульного автоматического выключателя аппарат в литом корпусе. Для указанного оборудования возможны такие способы координации рабочих характеристик, как временной, энергетический и зонный². Но данное решение не всегда целесообразно, так как оно приводит к таким последствиям, как:

• удорожание проекта;
• увеличение занимаемых распределительными шкафами площадей – аппараты в литом корпусе и воздушные автоматические выключатели по своим габаритам значительно превосходят модульное оборудование;
• сложности в установке и эксплуатации (аппараты в литом корпусе оснащаются электронными расцепителями, которые нуждаются в настройке).

«Заменить модульные автоматические выключатели на аппараты защиты другого типа для инженера означает пожертвовать компактностью и единообразием технических решений, а это не всегда возможно, — утверждает Павел Томашёв, инженер по группе изделий компании АББ, лидера в производстве силового оборудования и технологий для электроэнергетики и автоматизации. — Специально для того, чтобы решить проблему обеспечения полной координации между модульными аппаратами защиты, наша компания разработала новый селективный автоматический выключатель серии S750DR. Данное устройство – новинка для нашей страны. Оно представляет решение для достижения согласованности рабочих характеристик, при котором невозможно одновременное отключение вышестоящего и нижестоящего аппаратов. В данном модульном автоматическом выключателе реализован дополнительный токовый путь, благодаря которому обеспечивается задержка срабатывания по времени. Линейка автоматических выключателей S750DR включает в себя аппараты от 0,5 до 63А».

Селективный модульный автоматический выключатель обеспечивает координацию рабочих характеристик аппаратов защиты независимо от напряжения сети. Такой аппарат защиты не требует дополнительного питания для замыкания/размыкания контактов и для выполнения защитной функции, поскольку устройство является электромеханическим.

Принцип действия селективного модульного автоматического выключателя

Рис. 2. Схема внутреннего устройства селективного автоматического выключателя

Рассмотрим схему внутреннего устройства селективного модульного автоматического выключателя, представленную на рис. 1. На иллюстрации видны два токовых пути. Один из них — основной, состоит из тех же элементов, что и в обычном автоматическом выключателе: электромагнитной катушки (мгновенный расцепитель), биметаллической пластины (расцепитель перегрузки) и блока основных контактов. Второй — токовый путь, реализованный в аппаратах S750DR, получил название дополнительного. Он состоит из изолирующих контактов, селективного биметалла и резистора.

Ознакомимся с принципом действия селективного модульного автоматического выключателя на практике. В системе, где в качестве вводного устройства используется селективный модульный автоматический выключатель, а в качестве нижестоящего аппарата – обычный автомат, короткое замыкание может произойти в линии нагрузки или между вводным и отходящим устройствами.

1. Короткое замыкание в линии нагрузки

В момент аварии сработают расцепители аппарата со стороны нагрузки и основного токового пути автоматического выключателя со стороны питания. Однако при этом ток продолжит протекать по дополнительному контуру вводного устройства. Так как аппарат со стороны нагрузки сработал (например, время срабатывания автомата S200 от АББ около 5-8 мс) и отключил повреждённый участок цепи, пружина снова замкнёт блок контактов в основном пути селективного автоматического выключателя. Таким образом, обеспечивается непрерывное протекание тока и бесперебойность питания нагрузок.

2. Короткое замыкание между вводным и отходящим аппаратами защиты

В момент аварии так же, как и в предыдущем варианте, размыкаются контакты селективного аппарата. Далее, поскольку авария не устранена, селективный биметалл с небольшой задержкой по времени размыкает контакты в дополнительном токовом пути и блокирует пружину. Разомкнутыми остаются и основной, и вторичный контур, что и обеспечивает защиту от к.з.

Токоограничивающая селективность

В селективных автоматических выключателях реализована токоограничивающая селективность. Она обеспечивается за счёт конструктивных особенностей аппарата: резистора сопротивлением 0,5 Ом и способности устройства быстро размыкать контакты в случае появления к.з. (примерно за 1 мс), что приводит к возникновению между ними дуги, которая также представляет собой сопротивление. При этом осуществляется резервная защита автоматического выключателя со стороны нагрузки, что позволяет минимизировать воздействие аварии на всю установку и сети питания.

Благодаря токоограничивающей селективности можно выбирать нижестоящий автоматический выключатель с предельной отключающей способностью ниже, чем ожидаемый ток короткого замыкания. «В случае аварии вышестоящий селективный аппарат ограничит сверхтоки введением сопротивления дуги в цепь к.з. Устройство снизит протекающий ток и поможет нижестоящему модульному устройству отключить повреждение, – поясняет Павел Томашёв (АББ). — Таким образом, за счёт дополнительного токоограничения вышестоящего аппарата серии S750DR отключающая способность нижестоящего автоматического выключателя увеличивается».

Рис. 3. Поддержка следующих за S 750 DR
автоматических выключателей при коротком замыкании

Как показано на рис. 3, независимо от номинального тока аппарата S 750 DR при коротком замыкании значительно снижаются ток к.з. и удельная пропускаемая энергия.

Инженеры-проектировщики систем электроснабжения уже успели оценить новую разработку. По словам специалистов, серия S750DR значительно упрощает процесс разработки технической документации, так как отпадает необходимость в использовании таблиц селективности и специальных программ подбора оборудования. Удобна новая разработка и с точки зрения эксплуатации – аппарат оснащён встроенной блокировочной панелью. Она позволяет фиксировать положение рычага управления, что исключает возможность доступа посторонних лиц к управлению устройством. Блокировка не влияет на защитные свойства аппарата: расцепитель сработает и предотвратит неполадки в сети, несмотря на фиксацию рычага во включённом положении.

Проектирование селективной установки — задача сложная и трудоёмкая. Подходить к её выполнению нужно ответственно: любая ошибка чревата авариями, которые могут повлечь за собой тяжёлые последствия для персонала и оборудования. Именно поэтому селективность должна обеспечиваться на разных уровнях. Современное оборудование позволяет добиться полной координации работы электрических аппаратов.

¹ «Чистыми» сетями называют сети электроснабжения компьютеров и другой офисной техники, чувствительной к скачкам напряжения.

² Подробнее о различных технологиях обеспечения селективности в сетях электроснабжения можно прочитать по ссылке.

Что такое селективность автоматических выключателей?

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.

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.

Проблемы селективной защиты при выборе автоматических выключателей

Сегодня вашему вниманию хочу предложить очень обсуждаемую тему селективной защиты автоматических выключателей. Если вы думаете, что здесь все просто и однозначно, то это не совсем так. В чем же особенность селективной защиты?

В наших нормативных документах про селективную защиту практически ничего не сказано.

Однако, в итальянском Стандарте CEI 64-8 “Электрические установки с номинальным напряжением ниже 1000 В переменного тока и 1500 В постоянного тока” в отношении установок низкого напряжения в части 5 “Выбор и монтаж электрических компонентов” написано:

“Селективность между устройствами защиты от сверхтоков (536.1).

Когда несколько защитных устройств установлены последовательно, и это оправдано требованиями эксплуатации, их рабочие характеристики должны выбираться таким образом, чтобы отключать только часть установки, где возникла неисправность.”

В комментариях, кроме всего этого, добавлено следующее:

“Рабочие ситуации, требующие селективности, определяются пользователем или проектировщиком установки.”

Из этого следует, что Стандарт указывает на то, что рабочие характеристики должны быть выбраны с обеспечением селективности, когда это оправдано требованиями эксплуатации.

А теперь рассмотрим проблемы, которые могут возникнуть при выборе автоматических выключателей с учетом селективной защиты.

Основная масса автоматических выключателей примерно до 400А применяется без регулируемых расцепителей, неговоря уже про модульную серию. Остановимся на автоматических выключателях модульной серии, т.е. до 125А.

Диапазоны токов мгновенного расцепителя

Как известно, автомат защищает от перегрузки и короткого замыкания. Модульные автоматические выключатели могут иметь электромагнитные расцепители с характеристиками B, C, D.

Зависимость времени срабатывания ВА от тока в его цепи

Чтобы правильно выбрать автомат, нужно уметь читать график зависимости времени срабатывания автоматического выключателя от тока в цепи, т.е. время-токовую характеристику автомата. Ниже представлена время-токовая характеристика автоматического выключателя ВА47-29 16С.

Время-токовая характеристика автоматического выключателя ВА47-29 16С

Зона между красными линиями нам показывает интервал времени срабатывания автомата. Например, при токе 2,55*16=40,8А данный автомат сработает за время от 1 до 60 сек.

В своих проектах полную селективность я практически никогда не обеспечиваю, поскольку обеспечить ее крайне трудно на автоматических выключателях модульной серии.

Селективность можно разделить на две зоны:

• селективность в зоне перегрузки;
• селективность в зоне короткого замыкания.

Селективность в зоне перегрузки я обеспечиваю всегда во всех проектах без исключения. Здесь все просто. Если группой автомат 16С, то автомат выше будет как минимум 20С. Такую расстановку выключателей все, и я в том числе, называем селективностью. Но если разобраться, то в зоне короткого замыкания такие автоматы не будут селективными.

Чтобы модульные автоматические выключатели были селективными, то соотношение их номиналов должно быть примерно 2,5 при условии, что автоматы с одинаковыми электромагнитными расцепителями.   На следующем графике приведены время-токовые характеристики автоматов D6, D16, D40.

Соотношение модульных автоматов

Как видим, даже у этих автоматов есть небольших общие зоны срабатывания.

В следующем примере сравним B6, C20, D63.

Сравнение B6, C20, D63

Здесь уже общих пересекающихся зон не наблюдается. Соотношение номинальных токов около 3,2.

Кстати, чтобы обеспечить селективность предохранителей их соотношение должно быть примерно 2,5.

Селективность предохранителей

Смысл всей этой статьи в том, что в 99% случаях полная селективность нам и не нужна. В наших проектах у нас выполняется лишь частичная селективность в зоне перегрузки.

Селективность нужно там, где это может повлечь серьезные последствия. А если у нас от к.з. сработают 2-3 последовательно включенных автомата, то никакой трагедии не произойдет. Тем более, что короткие замыкания происходят не так часто.

Чтобы не завышать автоматические выключатели, в качестве коммутационного аппарата на вводе распределительных щитов можно устанавливать выключатели нагрузки либо рубильники.

Советую почитать:

таблица, расчёт, карта и основные особенности

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?

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.

Устройство и селективность автоматических выключателей

Характеристики автоматов

Приложение А(справочное)

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.

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.

Автоматический выключатель (АВ, автомат) — устройство, отключающее участок электрической цепи при возникновении в ней проблем (короткого замыкания, перегрузки и так далее). Автомат реагирует на превышение величины  тока выше допустимого параметра, разрывает участок и защищает электрооборудование от повреждения и возможного возгорания.

Любое устройство, реагирующее на повышенные токи и работающее по принципу МТЗ, выполняет несколько функций:

1. Быстрый разрыв поврежденной цепи для защиты от распространения повреждения.
2. Селективная работа и надежность. Здесь подразумевается определение завышенного тока и его безошибочное отключение автоматом, ближе всего находящимся к месту повреждения.

• Ток перегрузки — возникает при одновременном включении большой нагрузки или при выходе из строя одного из подключенных устройств.
• Ток КЗ — процесс, который имеет место при непосредственном касании фазы и нуля, без наличия какой-либо нагрузки.

В теории для каждого их токов может быть вычислено индивидуальное время отключения, имеющее разную величину (от 1-2 секунд до 10-15 минут и более). С другой стороны, ложная работа должна быть исключена. Если протекающий в цепи ток не несет риска для проводников и электроприборов, то в его отключении нет необходимости.

Это значит, что при установке тока перегрузки должна быть учтена реальная нагрузка защищаемой цепи. Не менее важный момент — проверка защиты перед подключением на факт точного определения тока и времени срабатывания.

Автоматические выключатели имеют три типа расцепителей:

1.  Механический — подразумевает ручное отключение и включение устройства.
2.  Электромагнитный — расцепитель, позволяющий быстро отключать токи КЗ.
3.  Тепловой — наиболее сложное устройство, обеспечивающее защиту от тока перегруза.

При выборе АВ уделяется внимание двум показателям — параметрам соленоида и теплового расцепителя. Определяются они по буквенному обозначению, нанесенному на автомате. Маркировка выполнена в виде латинской буквы, прописанной перед цифрой, отражающей номинальный ток устройства.

По упомянутой выше цифре можно определить:

1. Параметры соленоида, встроенного в АВ, то есть на какие  токи будет реагировать устройство.
2.  Параметры теплового элемента — биметаллической пластины, которая нагревается при достижении определенного тока, изгибается и разрывает цепочку. Данная защита гарантирует своевременное отключение в случае перегруза. Регулировка тока отключения возможна путем поджатия (ослабления) пластинки.

Ниже рассмотрим характеристики каждого из типов автоматов с позиции основных параметров — назначения, а также зависимости нагрузочного тока и времени отключения цепи при конкретном токе.

Сегодня популярны автоматические выключатели со следующими характеристиками:

• MA — автомат без теплового расцепителя. Такое устройство будет полезно для защиты от токов КЗ, но при обычной перегрузке (незначительном превышении тока выше номинального значения) отключения не произойдет. К примеру, для защиты электродвигателей больше подойдет МТЗ на базе специальных реле;
• A — автомат с тепловым расцепителем и соленоидом.  Наименьший ток, при котором устройство сработает — 1.3Iном. Время срабатывания при протекании  такого тока — около 60 минут. При достижении параметра, равного 2Iном и более в работу вступает электромагнитный расцепитель, отсекающий поврежденный участок за 0.05 секунд. Если по какой-то из причин отсечка не работает, отключение все равно произойдет, но уже действием теплового элемента. Срабатывание в таком случае происходит с большей выдержкой — 20-30 секунд. При 3-х кратном токе нагрузки отсечка гарантированно сработает за сотые доли секунды;

Автоматы A подходят для участк

как защитить электрическую цепь, соблюдая селективность

Селективный автоматический выключатель является частью электрической цепи. Он выполняет защитную функцию и предотвращает сгорание электропроводки, поломку подключенного к ней оборудования в случае короткого замыкания или превышения номинального напряжения на конкретных участках цепи.

Принцип селективности

Селективностью в электрике и электронике принято называть свойство защитного механизма, выражающееся в способности выделять неисправно функционирующий элемент и отключать его.

Селективная защита бывает:

• Абсолютная. Действует только на участке, где случается поломка или замыкание.
• Относительная. Задействует предохранители, находящиеся выше, когда в силу разных причин другие защитные приборы не срабатывают.

Ярким примером селективности является принцип работы распределительного щитка в доме. Электрическая схема каждого помещения (спальни, кухни, ванной и т. д. ) имеет свой предохранитель. При возникновении короткого замыкания или перепада напряжения в конкретном месте срабатывает абсолютная защита, весь дом не обесточивается.

Если отдельный предохранитель не функционирует, начинает действовать абсолютная защита. Прибор, установленный на входе, полностью отключает энергоснабжение.

Подключение защитных устройств

Селективность автоматических выключателей принято классифицировать исходя из способа их подключения.

По этому принципу защита сети может быть:

• Полная. В цепочке последовательно подключённых устройств раньше срабатывает тот, что находится вблизи аварийного участка.
• Частичная. Её действие аналогично полной с той лишь разницей, что срабатывает она до определённого значения сверхтока.
• Временная. Последовательно соединённые приборы имеют равные токовые характеристики, но разный период выдержки на срабатывание. Этот период постепенно возрастает от проблемного участка до источника питания. Временная селективность позволяет одному предохранителю страховать другой в случае его отключения.
• Токовая. Основным её параметром выступает максимально-токовая отсечка. Устройства располагаются по мере её уменьшения от источников питания до объектов загрузки.
• Времятоковая. Автоматы, реагирующие на ток и время, делятся на четыре группы. Максимальную эффективность показывает первая группа (A), используемая в электронных схемах. Четвёртая группа (D) применяется в электроприводных системах, для которых характерен большой пусковой ток.
• Зонная. Функционирует под контролем измерительных приборов, передающих данные в центр контроля. На основе полученных сведений определяется, какое из устройств будет отключено. Для такого типа защиты требуются дополнительные источники питания, реализовать его сложно и финансово затратно. Применяется в промышленной сфере.

Самым скоростным является энергетический тип защиты. Предохранители, подключённые по такой схеме, действуют настолько быстро, что короткое замыкание не успевает достичь максимума.

Расчёт защитных показателей

Роль селективных устройств в электрических цепях чаще всего выполняют стандартные выключатели. Чтобы их действие было эффективным, нужно провести правильные расчёты и настройки. При размещении выключателя вблизи источника энергии должно быть соблюдено правило, выраженное формулой Iс. о. послед. ≥ Kн. о.∙ I к. пред.

В ней используются следующие параметры:

• Iс.о.послед. Ток, при котором срабатывает защита.
• I к. пред. Ток короткого замыкания в конце зоны действия защиты, располагающейся на наибольшем удалении от источника питания.
• Kн.о. Коэффициент надёжности. Зависит от разброса показателей.

Настройка защитного оборудования, в котором важным фактором регулирования является временной промежуток, происходит по формуле tс. о. послед. ≥ tк. пред.+ ∆t. В ней tс. о. послед. и tк. пред. обозначают периоды, через которые срабатывают отсечки предохранителей, установленных вблизи и на удалении от источника питания соответственно. Показатель ∆t характеризует временную ступень селективности, которая определяется по каталогу.

Для обеспечения максимальной защиты электросети используются не только числовые расчёты, но и составляется карта селективности. На ней в виде графиков изображаются времятоковые показатели выключателей, размещённых в цепи по очереди и имеющих один источник напряжения. При составлении такой карты важную роль играет масштаб. Он должен быть таким, чтобы были видны все расчётные точки. Также важно, чтобы карта содержала информацию о максимумах и минимумах коротких замыканий в точках системы.

Несмотря на все преимущества селективной защиты, её установка не всегда является целесообразной. Она показывает свою эффективность только при значительных неполадках в электросети. Основаниями для монтажа селективных защитных приборов служат высокие показатели номинальных автоматов, полученные в результате предварительных расчётов.

Роль автоматических выключателей

Залогом безопасной работы электрической схемы служит чёткая система защиты, в основе которой лежит принцип разделения общей цепи на отдельные участки. Такое разделение позволяет быстро выявить неисправность и устранить её.

Благодаря установке селективных выключателей удаётся добиться правильной совместимости всех используемых защит и обеспечить:

• безопасность жизни людей и работы электроприборов;
• автоматическое обнаружение неисправного участка и его ремонт;
• снабжение электроэнергией участков цепи, расположенных в непосредственной близости к повреждённым зонам;
• поддержку качества предоставляемой электроэнергии.

Тот факт, что однополюсные автоматические выключатели, монтированные на фазном проводе, справляются с функцией защиты сети, не означает, что от выключателей с двумя полюсами следует полностью отказаться. Именно такие устройства защищают систему от токов, сохраняющихся в нейтраль после отключения фазного провода.

Двухполюсные автоматы устанавливают на DIN-рейку распределительного щита вместо двух однополюсных приборов. Они показывают высокую эффективность работы в квартирах и частных домах. Отключение такого устройства служит гарантией безопасного проведения любых работ с электричеством.

Автоматический выключатель, имеющий два полюса, может выполнять роль защитного и управляющего механизма в системах с технологической (кинематической, механической и др.) связью. Если обеспечить питание двух таких устройств от независимых линий, то при выходе из строя одного из них произойдёт отключение другого.

В соответствии с правилами устройства электроустановок, выбор селективных выключателей следует осуществлять с учётом номинальных токов электроприёмников. Это поможет избежать срабатывания защитного оборудования при кратковременных перегрузках.

Что такое селективность? Расчет селективности автоматических выключателей

Под селективностью понимается отлаженный механизм работы приборов защиты электрических цепей. В результате действия предохранителей или автоматических выключателей предотвращается сгорание электропроводки и выход из строя подключенных к ней нагрузок при коротких замыканиях и превышениях номиналов на отдельных участках, когда остальная часть схемы продолжает работать.

Схема работы автоматов

Представление о том, что такое селективность, можно получить, если рассмотреть схему работы домашнего электрического щита.

При коротком замыкании на кухне или в другом помещении должен сработать только тот защитный аппарат, который относится к данной цепи. Автомат на вводе при этом не отключится и будет проводить электричество к остальным участкам. Если по каким-либо причинам выключатель для кухни не сработал, тогда неисправность проконтролирует автомат ввода, отключив питание во всех электрических цепях.

Классификация

Что такое селективность автоматов, можно представить в виде их подборок и схем подключения.

1. Полная. При последовательном подключении нескольких аппаратов на сверхтоки реагирует тот, который расположен ближе к аварийной зоне.
2. Частичная. Защита аналогична полной, но действует только до определенной величины сверхтока.
3. Временная. Когда у последовательно подключенных аппаратов с одинаковыми токовыми характеристиками устанавливается разная временная выдержка на срабатывание с ее последовательным увеличением от участка с неисправностью до источника питания. Временная селективность автоматов используется с целью подстраховки друг друга по скорости отключения. Например: первый срабатывает через 0,1 сек, второй — через 0,5 сек, третий — через 1 сек.
4. Токовая. Селективность аналогична временной, только параметром является максимально-токовая отсечка. Аппараты выбирают в сторону уменьшения уставки от источника питания до объектов загрузки (например, 25 А на вводе и далее, 16 А к розеткам и 10 А — к освещению).
5. Времятоковая. В автоматах предусмотрена реакция на ток, а также — время. Автоматы делятся на группы A, B, C, D. На них организовать временную селективность при КЗ (коротком замыкании) сложно, поскольку характеристики аппаратов налагаются друг на друга. Максимальный защитный эффект достигается в группе A, которая применяется преимущественно для электронных цепей. Наиболее распространены устройства типа С, но бездумно и где попало устанавливать их не рекомендуется. Группа D применяется для систем электропривода с большими пусковыми токами.
6. Зонная. За работой электросети следят измерительные устройства. При достижении порога уставки (заданного предельного значения) данные передаются в центр контроля, где выбирается автомат для отключения. Способ используется в промышленности, поскольку является сложным, дорогостоящим и требующим отдельных источников питания. Здесь применяются электронные расцепители: при обнаружении неисправности нижерасположенный автомат подает сигнал вышерасположенному и тот начинает отсчитывать интервал времени, составляющий около 50 мсек. Если расположенный ниже выключатель за это время не сработает, включается тот, который расположен выше по цепи.
7. Энергетическая. Автоматы имеют высокое быстродействие, за счет чего ток КЗ не успевает достичь максимума.

Виды селективности

Селективность защиты подразделяется на абсолютную или относительную, в зависимости от того, какие участки отключаются. Для первого случая надежней всего срабатывают предохранители на поврежденном участке цепи. Во втором отключаются выше расположенные автоматы, если защита ниже не отработала по разным причинам.

Таблицы селективности

Селективная защита работает в основном при превышении номинала I_n автоматического выключателя, т. е. при небольших перегрузках. При коротких замыканиях добиться ее значительно сложней. Для этого производители продают изделия с таблицами селективности, с помощью которых можно создавать связки с избирательностью срабатывания. Здесь можно выбирать группы аппаратов только одного изготовителя. Таблицы селективности представлены ниже, их можно найти также на сайтах предприятий.

Для проверки избирательности между вышестоящим и нижестоящим аппаратами находится пересечение строки и столбца, где «Т» — это полная селективность, а число — частичная (если ток КЗ меньше указанного в таблице значения).

Расчет селективности автоматов

Защитными устройствами в основном служат обычные выключатели, селективность которых необходимо обеспечивать путем правильного выбора и настроек. Их избирательное действие для защиты, установленной ближе к источнику питания, обеспечивается путем выполнения следующего условия.

• I_{с.о.послед} ≥ K_н.о.∙ I_{к.пред., где:
  — Iс.о.послед— ток, при котором срабатывает защита;
  — Iк.пред. — ток короткого замыкания в конце зоны действия защиты, расположенной на большем удалении от источника питания;
  — Kн.о. — коэффициент надежности, зависящий от разброса параметров.}

Что такое селективность при регулировании автоматов по времени, видно из соотношения ниже.

• t_{с.о.послед} ≥ t_к.пред.+ ∆t, где:
  — t_{с.о.послед} и t_{к.пред.— временные интервалы, через которые срабатывают отсечки автоматов, соответственно расположенных рядом и на удалении от источника питания;
  — ∆t — временная ступень селективности, выбираемая по каталогу.}

Графическое изображение селективности

Для надежной токовой защиты электропроводки необходима карта селективности. Она представляет собой схему времятоковых характеристик аппаратов, установленных поочередно в цепи. Масштаб выбирается так, чтобы по граничным точкам было видно защитные свойства аппаратов. На практике карты селективности в проектах преимущественно не используются, что является большим недостатком и приводит к отключениям электричества у пользователей.

Соотношение номиналов должно быть как минимум 2,5 для обеспечения селективности. Но даже у них есть общие зоны срабатывания, хотя и небольшие. Только при соотношении 3,2 не наблюдается их пересечение. Но в этом случае один из номиналов может получиться завышенным и придется установить после автомата проводку большего сечения.

В большинстве случаев селективность защиты не требуется. Она нужна только там, где могут возникнуть серьезные последствия.

Если в расчете получаются завышенные значения номиналов автоматов, на вводе устанавливают рубильники или выключатели нагрузки.

Можно также применять специальные селективные автоматы.

Селективные автоматы S750DR

Компания АВВ выпускает изделия марки S750DR, где селективность выключателей обеспечивается дополнительным токовым путем, который не разъединяется после срабатывания основного контакта при коротком замыкании.

При отключении нижерасположенного аварийного участка селективным биметаллическим контактом создается задержка по времени срабатывания. При этом основной контакт селективного выключателя возвращается на место под действием пружины. Если сверхток продолжает поступать, через 20-200 мсек отключается тепловая защита в основной и дополнительной цепях. При этом селективная биметаллическая пластина блокирует механизм расцепления, и пружина уже не сможет обратно замкнуть основной контакт.

Ограничение по току автомата обеспечивается за счет селективного резистора на 0,5 Ом и большого сопротивления электрической дуги внутри аппарата.

Заключение

Что такое селективность, легко понять при рассмотрении электрических цепей с последовательным подключением автоматов. Их нетрудно подобрать, чтобы обеспечить избирательность срабатывания по перегрузкам. Сложности появляются при больших токах короткого замыкания. Для этого применяется несколько методов, а также специальные автоматы компании АВВ, создающие задержку на срабатывание во времени.

Выборочная координация с автоматическими выключателями в литом корпусе

Это четвертая публикация в серии, посвященной достижению выборочной координации — предыдущие статьи предоставили введение в тему, рассмотрели ее реализацию в среде здравоохранения и рассмотрели некоторые из проблем, связанных с соблюдением соответствующих национальных требований. Требования электрического кодекса® (NEC®). В этом посте я сосредоточусь на автоматических выключателях в литом корпусе (MCCB), распространенном инструменте для защиты от сверхтоков, а также на некоторых принципах, которые проектировщики и разработчики должны понимать о том, как эти устройства работают в избирательно скоординированных системах.

MCCB и их особенности

В США автоматические выключатели внесены в список Underwriters Laboratories ^(R) (UL ^(R) ) Standard 489, «Автоматические выключатели в литом корпусе, переключатели в литом корпусе и корпуса автоматических выключателей». Этот стандарт также применяется к меньшим автоматическим выключателям, часто называемым автоматическими выключателями (MCB), и более крупным автоматическим выключателям с изолированным корпусом (ICCB). MCCB имеют одну или несколько функций мгновенного отключения. Понимание того, что это за функции и как они работают, имеет решающее значение, поскольку достижимый уровень избирательной координации зависит от того, вызовет ли конкретный ток короткого замыкания отключение автоматического выключателя.Эти возможные функции отключения включают:

• Фиксированная функция мгновенного отключения. Эта функция обычно присуща автоматическим выключателям и малым автоматическим выключателям. Величина тока, который эти автоматические выключатели могут испытывать без мгновенного отключения, может быть указана в каталогах производителей как «удерживающий» ток, в то время как величина тока, которая определенно вызовет отключение автоматического выключателя, может быть указана как «мгновенный ток отключения». . Разница между токами «удержания» и «отключения» определяет ширину полосы время-токовой кривой (TCC) в мгновенном диапазоне TCC.
• Регулируемая функция мгновенного отключения. Более крупные термомагнитные автоматические выключатели имеют функции мгновенного отключения, которые можно регулировать в полевых условиях, с типичным диапазоном, в 5-10 раз превышающим номинальный ток автоматического выключателя. UL 489 допускает допуск +30% / — 20% для этой функции, которая определяет ширину полосы TCC в мгновенной области TCC. Этот допуск более жесткий для MCCB и ICCB с электронными расцепителями защиты — обычно +/- 10% — и может иметь более широкий диапазон регулировки.Если расцепитель оборудован функцией кратковременного срабатывания (например, модели MicroLogic ^TM LSI и LSIG от Schneider Electric), переключатель регулировки часто находится в положении «Выкл.». Также важно отметить, что производители обычно устанавливают на заводе минимальное значение для функции мгновенного отключения, регулируемой на месте.
• Функция мгновенного отключения. Выключатели MCCB и ICCB с электронными расцепителями обычно также имеют функцию мгновенного отключения, которая устанавливается на заводе для защиты автоматического выключателя.Это важно отметить, потому что установка регулируемого переключателя мгновенного отключения в положение ВЫКЛ не отключит функцию мгновенного отключения. Эта функция может отображаться в опубликованном производителем TCC или также может быть указана в таблице, предоставленной производителем. Для любого размера корпуса автоматического выключателя этот уровень срабатывания может варьироваться в зависимости от отключающей способности выключателя.

Еще одним важным фактором в работе автоматических выключателей является их электродинамическая стойкость, то есть величина тока короткого замыкания, которую может выдержать путь тока до того, как электродинамические силы приведут к размыканию контактов автоматического выключателя.Это значение определяет уровень, на котором будет установлена ​​функция мгновенного отключения автоматического выключателя, поэтому оно также влияет на степень избирательной координации, которая может быть достигнута в данной установке.

Таким образом, для достижения наивысшего уровня селективной координации потребуется автоматический выключатель, обладающий высокой электродинамической стойкостью, а также система отключения, которая может определять высокий уровень тока — оба из них необходимы. Кроме того, функция мгновенного отключения с короткой временной задержкой, возможно, полупериодом, дала бы время последующему автоматическому выключателю для устранения повреждения самостоятельно.

Понимание TCC и их ограничений

TCC — ценный инструмент для разработки выборочно скоординированных систем, но они имеют некоторые ограничения и не должны быть единственным источником технических решений инженера. TCC как выключателя, так и предохранителя разрабатываются путем испытания самого устройства изолированно. Это испытание дает результаты, которые можно использовать для определения координации в области перегрузки ТСС автоматического выключателя (часть кривой с обратнозависимой выдержкой времени) и в области плавких предохранителей, не ограничивающих ток (см. Рисунок 1).Однако этого испытания недостаточно для определения избирательной координации в мгновенной области TCC автоматического выключателя или в области ограничения тока TCC предохранителя.

Рисунок 1

Причина, по которой один только TCC не соответствует спецификациям, заключается в том, что автоматические выключатели и предохранители не работают изолированно — они работают совместно с устройствами, расположенными ниже по цепочке. Автоматические выключатели и предохранители на входе размыкаются из-за воздействия пикового тока (I _p ), пропускаемого выключателем на выходе, или энергии I ² t, пропускаемой нижним предохранителем.Когда контакты выключателя на выходе или плавкие вставки предохранителя на выходе плавятся, возникающая дуга ограничивает пропускаемый ток и энергию из-за динамического сопротивления, которое дуга создает в цепи. К сожалению, TCC ничего не говорят нам о пиковом пропускаемом токе или пропускаемой энергии.

Производители предохранителей давно решили эту проблему, опубликовав таблицы соотношений, и эти таблицы необходимо использовать для определения выборочной координации предохранителей. Точно так же производители автоматических выключателей публикуют таблицы избирательной координации коротких замыканий, которые в сочетании с TCC могут использоваться для проектирования систем с избирательной координацией.Таблицы автоматических выключателей могут быть полезны, когда TCC в мгновенной области перекрываются в точке ниже уровня доступного тока короткого замыкания на выходе. Производители публикуют эти данные в различных формах, в том числе:

• Таблицы, показывающие уровень избирательной координации короткого замыкания между парами автоматических выключателей.
• В таблицах показаны пары автоматических выключателей, которые обеспечивают избирательную координацию перегрузки и короткого замыкания в осветительных панелях.
• Таблицы, которые помогают при выборе выключателей первичной, вторичной и ответвленной цепей трансформатора, обеспечивающих выборочную координацию и защиту трансформатора в соответствии с Кодексом.
• Электронные инструменты, которые можно загрузить или использовать в режиме онлайн для выбора автоматических выключателей, которые будут выборочно координироваться.

Узнать больше

Дополнительное руководство по этому вопросу можно найти в документе «ABP 1« Выборочная координация низковольтных автоматических выключателей »Национальной ассоциации производителей электрооборудования. Отдельные производители автоматических выключателей также могут публиковать аналогичные руководства.

В следующем посте я подробно расскажу о принципах разработки избирательно скоординированных систем с MCCB.Вы также можете посетить портал инженеров-консультантов Schneider Electric для получения дополнительных онлайн-ресурсов и прямой связи с экспертами по телефону, электронной почте и веб-чату.

.

Руководство по проектированию выборочной координации с автоматическими выключателями в литом корпусе

Это пятая в продолжающейся серии публикаций, посвященных ряду вопросов проектирования и технических характеристик, связанных с требованиями Национального электрического кодекса (NEC®) для выборочной координации. В моем предыдущем посте я представил обзор автоматических выключателей в литом корпусе (MCCB) и то, как их различные функции связаны с выборочной координацией. В этой статье я предложу некоторые конкретные рекомендации по разработке выборочно скоординированных установок с использованием этих продуктов.

Чтобы добиться успеха, избирательная координация должна осуществляться на многих этапах проекта. Это начинается с первоначальных выборочных исследований координации и продолжается вплоть до установки оборудования. Следующие ниже рекомендации помогут обеспечить правильную работу ваших планов и соответствие требованиям NEC.

Выборочные исследования и разработка координации

• Провести предварительные исследования по КЗ и выборочную координацию перед выставлением работ на торги.Это даст вам уверенность в том, что ваш дизайн можно выборочно согласовать.
• При проведении выборочных исследований координации, защита от замыкания на землю должна быть согласована с устройствами максимального тока на выходе фазы, а не только с защитой от замыкания на землю на выходе.
• Время-токовая кривая (TCC) термомагнитного выключателя иногда может быть вложена под TCC вышестоящего электронного автоматического выключателя.
• Если нет перекрытия TCC в любой точке ниже доступного тока короткого замыкания на нижерасположенной панели, автоматические выключатели селективно координируются.Если есть перекрытие в мгновенной области, используйте таблицы выборочной координации, предоставленные производителями MCCB.
• Можно комбинировать устройства защиты от перегрузки по току (OCPD), то есть автоматические выключатели от разных производителей или автоматические выключатели и предохранители, с использованием TCC, если ток повреждения не превышает мгновенную точку срабатывания автоматического выключателя на входе или точку ограничения тока предохранитель на входе. Если это не так, то смешивание таких OCPD может оказаться невозможным.Единственным исключением из этого правила является автоматический выключатель, питающий токоограничивающий предохранитель, при условии, что пиковый сквозной ток предохранителя не превышает мгновенную точку срабатывания автоматического выключателя.

Особенности проектирования систем аварийного электроснабжения

• Если требуется выборочная координация как для альтернативных, так и для обычных источников, где требуются источники аварийного питания:
  • Проведите предварительное исследование короткого замыкания от источника, который потенциально может вызвать самый высокий ток короткого замыкания в нижней части системы.
  • Проведите предварительное исследование короткого замыкания от другого источника до первой шины на стороне нагрузки безобрывного переключателя (ей).
• Убедитесь, что защитные устройства генератора согласованы с выключателями на выходе. Некоторые генераторные установки оснащены электроникой, которая контролирует все функции генераторной установки и отключает ее от сети при обнаружении высокого тока повреждения. Некоторые производители предусматривают временную задержку для этой функции.
• Убедитесь, что автоматические резервационные переключатели имеют достаточную стойкость.Номинальные параметры автоматического переключателя могут зависеть от мгновенного размыкания вышестоящего автоматического выключателя в условиях сильного отказа. Если функция мгновенного отключения автоматического выключателя, питающего передаточный переключатель, была выключена для достижения высокого уровня избирательной координации, выдерживаемая способность безобрывного переключателя может быть превышена. Некоторые производители безобрывных переключателей могут предлагать переключатели с более высокими значениями выдерживаемости, до 30 циклов. Или может потребоваться отодвинуть коммутатор от источника или увеличить размер кадра коммутатора.

Особенности проектирования систем освещения

• Не подключайте осветительные щиты к осветительным щитам, если между ними нет трансформатора. Рассмотрите возможность использования панелей с основными проушинами, особенно при 277 В. Не подключайте стояки панелей гирляндного подключения. В целом, лучшие уровни селективной координации доступны с панелями на 225 А и больше. Рассмотрите возможность использования щитовых панелей, специально разработанных для приложений выборочной координации.
• Начиная с нижней части системы, сначала скоординируйте панели освещения ответвления, затем панели распределения мощности, затем распределительный щит или распределительное устройство.

Соображения по спецификации оборудования

• Выключатель на входе должен быть как минимум на один размер больше, чем выключатель на выходе. Это может потребовать увеличения размеров щитовых щитов и фидеров.
• При выборочной координации систем с низковольтными трансформаторами используйте более высокие пределы защиты, указанные в статье 450 Национального электрического кодекса (NEC).Рассмотрите возможность использования щитовых панелей, которые были специально разработаны для приложений выборочной координации при питании от трансформаторов от 30 до 75 кВА.
• Очень высокий уровень избирательной координации может быть достигнут за счет использования электронных выключателей отключения с рамой высокого тока с датчиками низкого тока и / или регулировкой более низкого номинального тока.
• В редких случаях может потребоваться…
  • Замените автоматический выключатель на входе на автоматический выключатель с изолированным корпусом или силовой выключатель низкого напряжения.
  • Если желаемый уровень селективной координации не может быть достигнут с помощью щитка 480Y / 277 Vac, рассмотрите возможность подачи питания на щит 208Y / 120 Vac через трансформатор.
• Если ток короткого замыкания слишком велик, рекомендуется…
  • Разделите некоторые нагрузки с помощью нескольких трансформаторов меньшего размера.
  • Введите импеданс, используя более длинный провод, трансформатор импеданса 1: 1 или выше или реакторы.
  • Убедитесь, что автобусный коридор имеет достаточную стойкость.Эта проблема имитирует только что рассмотренную для безобрывных переключателей.
• Выборочная координация может повлиять на уровни энергии вспышки дуги. Можно уменьшить падающую энергию, используя зонно-селективную блокировку (ZSI) или автоматические выключатели с задержкой 1/2 цикла для мгновенной функции, которые были специально разработаны для достижения более высоких уровней избирательной координации.

Установка

• Не пренебрегайте правильной настройкой автоматических выключателей в полевых условиях, поскольку они обычно поставляются с завода со всеми, кроме переключателя номинального тока, в крайнем нижнем положении.

В моем последнем посте в этой серии я отвечу на некоторые часто задаваемые вопросы, которые мы получили в Schneider Electric, относительно лучших средств для достижения избирательной координации с автоматическими выключателями. А пока наши специалисты готовы ответить на вопросы, которые могут у вас возникнуть сейчас, относительно выборочной координации и ряда других вопросов электрического проектирования. Посетите портал инженеров-консультантов Schneider Electric, чтобы получить онлайн-ресурсы и прямую связь с экспертами по телефону, электронной почте и в веб-чате.

.РУКОВОДСТВО ПО ПРИМЕНЕНИЮ И ИСПЫТАНИЮ ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОЙ БЛОКИРОВКИ ЗОН

(ZSI) SIEMENS WL UL489 И UL1066 ВОЗДУШНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

1 Определение: Зональная селективная блокировка (ZSI) — метод, который позволяет двум или более автоматам защиты от замыканий на землю взаимодействовать друг с другом, так что короткое замыкание или замыкание на землю будет устранено выключателем, ближайшим к месту повреждения, за минимальное время.Основная цель ZSI — отключить ток короткого замыкания в кратчайшие сроки с учетом полной селективности, независимо от места замыкания. Для автоматических выключателей в литом корпусе Siemens WL для селективной блокировки зон требуются расцепители ETU745, ETU748, ETU755 или ETU776 (см. Выше). Кроме того, модуль ZSI CubicleBUS требуется для каждого автоматического выключателя, интегрированного в схему селективной блокировки зон (см. Изображение ниже). В типичной системе селективной блокировки зон каждый автоматический выключатель должен быть подключен ко всем другим автоматическим выключателям через клеммы ZSI In и ZSI Out (см. Рисунок 1 ниже).В случае автоматических выключателей Siemens WL эти клеммы расположены на модуле ZSI CubicleBus. В случае короткого замыкания или замыкания на землю все автоматические выключатели обмениваются данными, чтобы определить и изолировать точное место повреждения, только ближайший автоматический выключатель будет отключен. Технические данные для модуля ZSI CubicleBUS Рабочее напряжение на CubicleBUS минимум / максимум (В) 19,2 / 28,8 Входной ток от CubicleBUS минимум / максимум (ма) 31/61 Автоматический сброс выхода не более чем через.3 секунды Сигнал кратчайшего времени блокировки может присутствовать на выходах LV 100 мс Стандартное время отключения (включая все задержки) Примерно 80 мс Максимальное количество автоматических выключателей, подключаемых к ZSI IN 20 Максимальное количество автоматических выключателей, подключаемых к ZSI OUT 8 Максимальное количество ZSI модулей на одном CubicleBUS 1 Минимальная / максимальная потеря мощности (Вт) 0,8 / 1,76 Размеры Ш / В / Г (мм) 70/86/95 Вес (кг) Диапазон температур (градусы C) -20/60 СТРАНИЦА 1 ИЗ 8

2 Рисунок 1.Типовая конфигурация проводки WL ZSI ZSI обеспечивает полный диапазон селективности с чрезвычайно коротким временем задержки максимум 50 мс независимо от количества зон повреждения и местоположения короткого замыкания или замыкания на землю в системе распределения питания. Преимущества ZSI становятся более очевидными с большим количеством зон разломов, которые обычно встречаются в больших системах. Сокращая время устранения неисправности, ZSI значительно снижает напряжение и повреждения в случае короткого замыкания в электрическом устройстве.Если ZSI используется в системе распределения электроэнергии, состоящей из нескольких зон повреждения, каждый выключатель, затронутый коротким замыканием или замыканием на землю, опрашивает выключатель (-ы) непосредственно после него, чтобы определить, произошло ли короткое замыкание также в следующей зоне повреждения. ниже. Если короткое замыкание или замыкание на землю произошло в зоне повреждения ниже по потоку, выключатель на входе задерживает отключение, чтобы у автоматического выключателя непосредственно перед местом короткого замыкания или замыкания на землю было достаточно времени, чтобы устранить повреждение (путем размыкания выключателя).Если автоматический выключатель (и) в зоне повреждения ниже по потоку не сообщает о коротком замыкании или замыкании на землю, повреждение произошло между двумя рассматриваемыми зонами повреждения. В этом случае один из вышестоящих автоматических выключателей прерывает неисправность по истечении запрограммированного времени задержки t ZSI (50 мс). СТРАНИЦА 2 ИЗ 8

3 Рисунок 2. Пример №1 ZSI В примере №1 ZSI (см. Рис. 2) отказ произошел после выключателя щита фидера, расположенного в Зоне 3.Каждый из автоматических выключателей, рядом с которым отображается синяя стрелка вниз, означает, что произошла неисправность. Автоматический выключатель щита фидера непосредственно перед повреждением посылает выходной сигнал блокировки на автоматический выключатель фидера главного распределительного щита, который питает щит, подтверждая, что неисправность действительно находится ниже по цепи. Сигнал блокировки также отправляется на главный автоматический выключатель в главном распределительном щите. Поскольку автоматический выключатель щита фидера не получает сигнал блокировки от выключателя нижней зоны, этот автоматический выключатель прервет ошибку в 0.1 секунду, устраняя необходимость отключения любого из вышестоящих автоматических выключателей. Если этот прерыватель не устраняет неисправность, то вышестоящие выключатели срабатывают в соответствии со своими конкретными временными задержками (стандартная координация без ZSI). СТРАНИЦА 3 ИЗ 8

4 Рисунок 3. Пример ZSI № 2 В примере ZSI № 2 (см. Рисунок 3) неисправность произошла непосредственно перед главным выключателем в главном распределительном щите (между Зоной 1 и Зоной 2).В этом случае только этот главный автоматический выключатель обнаруживает неисправность. Никакие сигналы блокировки не принимаются ни от одного из выключателей, расположенных ниже по цепи, поэтому этот выключатель срабатывает за 0,1 мс вместо установленной задержки в 0,4 мс. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ: Соединение между входными и выходными клеммами ZSI осуществляется с помощью экранированной витой пары, длина которой не должна превышать 400 метров для проводника AWG 18. При подключении соблюдайте указанную полярность для соединений ZSI IN и OUT: плюс к плюсу и минус к минусу.Модуль ZSI позволяет подключать до 8 автоматических выключателей на входе ZSI IN и до 20 автоматических выключателей на выходе ZSI OUT. СТРАНИЦА 4 ИЗ 8

5 Клеммы модуля ZSI CubicleBUS КЛЕММНОЕ СОЕДИНЕНИЕ СТЯЖКА BRKR Используется только для систем с автоматическими выключателями. Обеспечивает полную функциональность ZSI в системах с разъединителями, так что можно учитывать различные направления потока энергии.ZSI IN Модули ZSI автоматических выключателей с более высокими зонами повреждения ZSI OUT Модули ZSI для автоматических выключателей с низкими зонами повреждения MV OUT Сигнал для определенных автоматических выключателей среднего напряжения Siemens Настройки модуля ZSI CubicleBUS ВЫКЛ Функция ZSI отключена S Модуль ZSI действует только при коротком замыкании с кратковременной задержкой Схема G Модуль ZSI эффективен только для защиты от замыкания на землю Модуль S + G ZSI эффективен для защиты от короткого замыкания с кратковременной задержкой и замыкания на землю ТЕСТ Тестовое положение для проверки функциональности ZSI СТРАНИЦА 5 ИЗ 8

6 ПРОЦЕДУРА ВНУТРЕННЕГО ТЕСТИРОВАНИЯ Встроенная функция тестирования модуля ZSI CubicleBUS (поворотный переключатель кодирования в положении TEST) позволяет проверить проводку ZSI и функциональность электроники модуля ZSI.На рисунке 4 ниже представлен список светодиодных индикаторов и цветовой код модуля. Выходы устанавливаются (сигнал блокировки отправляется на другие выключатели), когда поворотный кодирующий переключатель установлен в положение «TEST» (светодиод OUT станет оранжевым). Это позволяет проверить входы модулей ZSI на выключателях с более высокими зонами повреждения (убедиться, что они активированы) на правильность подключения. Нажатие кнопки «TEST» переключает модуль ZSI в режим тестирования, о чем свидетельствует оранжевый светодиод DEVICE. После паузы не менее 2 секунд нажмите кнопку ТЕСТ.Светодиод G загорится оранжевым, подтверждая его работоспособность. Еще через 2 секунды снова нажмите кнопку TEST. Светодиод IN станет оранжевым. Еще через 2 секунды снова нажмите кнопку TEST. Светодиод S загорится оранжевым. Еще через 2 секунды снова нажмите кнопку TEST. Светодиод OUT станет оранжевым. Еще через 2 секунды снова нажмите кнопку TEST. Все светодиоды станут оранжевыми. Повторное нажатие кнопки тестирования вернет модуль ZSI в исходное состояние. Светодиод устройства Внутренняя ошибка в модуле ZSI CubicleBUS.Модуль ZSI CubicleBUS находится в тестовом режиме. Модуль ZSI CubicleBUS работает. Светодиод CubicleBUS Существует подключение к дополнительному модулю CubicleBUS. Никаких других модулей CubicleBUS не обнаружено. Индикаторы G и S. Модуль ZSI CubicleBUS находится в режиме S и / или G. Модуль ZSI CubicleBUS не находится ни в каком режиме. Светодиоды IN и OUT Вход и / или выход активны. Вход и / или выход неактивны. Рис. 4. Информация о светодиодном индикаторе модуля ZSI CubicleBUS ПЕРВИЧНАЯ ПРОЦЕДУРА ТЕСТИРОВАНИЯ ВПРЫСКА Следующая процедура должна выполняться с поворотным переключателем на модулях CubicleBUS с селективной блокировкой зон, установленным в положение G.Аналогичную процедуру можно использовать для режима S, однако уровни тока необходимо будет отрегулировать в сторону увеличения в соответствии с кратковременными уровнями срабатывания каждого автоматического выключателя, а защита от замыкания на землю должна быть отключена на каждом выключателе (или подаваемом токе. на одной фазе нужно будет отправить обратно через другую фазу, чтобы обнулить векторное суммирование двух фаз). Эта процедура должна использоваться только с выключателями, в которых используются 3- или 4-проводные системы типа остаточного замыкания на землю. Обычно только главные автоматические выключатели используют метод прямого обнаружения замыкания на землю, который не влияет на тестирование системы селективной блокировки зон.СТРАНИЦА 6 ИЗ 8

7 Перед началом проверки необходимо проверить настройку режима замыкания на землю. Для всех выключателей в зоне повреждения 2 или ниже переключатель режима замыкания на землю должен находиться в положении суммирования (вверху) (см. Рисунок модуля замыкания на землю ниже) для 3- или 4-проводной системы защиты от замыканий на землю. В этом режиме ETU выполняет векторное суммирование фаз A, B, C и, если он подключен, N.Если эта сумма не равна нулю или близка к ней, имеется замыкание на землю, и ETU ведет себя в соответствии с настройками срабатывания и задержки. ПРИМЕЧАНИЕ: Для расцепителя защиты ETU776 режим устанавливается с клавиатуры на передней панели расцепителя (физического переключателя нет). Для расцепителя защиты ETU755 режим должен быть установлен с помощью BDA / BDA plus или через интерфейс связи Profibus или Modbus. Убедитесь, что для кратковременной задержки не установлено значение 20 мс. В этом положении включена функция чувствительности к потере фазы.Когда он активен и расцепитель определяет, что фаза с наименьшей нагрузкой на 50% ниже, чем фаза с наибольшей нагрузкой, настройка длительного срабатывания снижается до 80% от значения, указанного на дисплее или циферблате. Когда это состояние дисбаланса больше не существует, настройка возвращается в нормальное состояние. Ссылаясь на рисунок 2, как на типичную систему селективной блокировки зон, ток, превышающий срабатывание замыкания на землю главного выключателя, будет подаваться через фазу B автоматического выключателя непосредственно перед местом замыкания для имитации состояния замыкания на землю в этом месте. .Настройка каждого из автоматических выключателей должна быть такой, как показано на рисунке 5. ЗАДЕРЖКА ОТКЛЮЧЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ЗОНА (S) ОТКЛЮЧЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ AAA Рисунок 5. Настройки проверки выключателя WL Настройка A для срабатывания замыкания на землю соответствует 100A для типоразмера I. и II, 400 А для автоматических выключателей типоразмера III. Выполните следующие шаги, чтобы полностью протестировать систему селективной блокировки зон. 1) Для автоматического выключателя для зоны 3 подайте ток 500 А через фазу B, используя только оконечные устройства линии и нагрузки в качестве точек подключения.Ток должен течь в направлении от линейной стороны выключателя к стороне нагрузки выключателя. Выключатель зоны 3 должен сработать через 50 мс, сигналы блокировки должны быть отправлены на выключатели верхней зоны повреждения (СТРАНИЦА 7 ИЗ 8

Еще 8 человек могут видеть светодиодный индикатор OUT на выключателе для зоны 3 и светодиодные индикаторы IN на автоматических выключателях для зоны 1 и 2, тест может потребоваться выполнить несколько раз в зависимости от количества доступных помощников).Даже если время задержки выше (0,5 секунды) для выключателя Зоны 3, он сработает первым, когда применяется селективная блокировка зоны. Этот же шаг можно выполнить для любых других выключателей в Зоне 3, которые подключены к вышестоящим выключателям. 2) Для автоматического выключателя для зоны 2 подайте ток 500 А через фазу B, используя только оконечные устройства линии и нагрузки в качестве точек подключения. Ток должен течь в направлении от линейной стороны выключателя к стороне нагрузки выключателя. Выключатель Зоны 2 должен сработать через 50 мс, сигнал блокировки должен быть отправлен на вышестоящий выключатель Зоны 1 (дополнительный человек может видеть светодиодный индикатор OUT на выключателе Зоны 2 и светодиодный индикатор IN на выключателе Зоны 1, проверка может иметь запускаться несколько раз в зависимости от количества доступных помощников).Прерыватель Зоны 3 не должен срабатывать. Даже если время задержки выше (0,4 секунды) для выключателя Зоны 2, он сработает первым, когда применяется селективная блокировка зоны. Этот же шаг можно выполнить для любых других выключателей в Зоне 2, которые подключены к вышестоящему выключателю Зоны 1. 3) Для автоматического выключателя Зоны 1 (при использовании 3-х или 4-х проводного измерения остаточного замыкания на землю) подайте ток 500 А через фазу B только с использованием оконечной нагрузки линии и нагрузки в качестве точек подключения. Ток должен течь в направлении от линейной стороны выключателя к стороне нагрузки выключателя.Прерыватель Зоны 1 должен сработать через 50 мс вместо 0,3 секунды. Этот же шаг может быть применен к любым другим выключателям Зоны 1, которые питают выключатели, расположенные ниже по потоку. ПРИМЕЧАНИЕ. Если в автоматическом выключателе Зоны 1 используется прямое определение тока замыкания на землю, режим замыкания на землю необходимо изменить на прямой режим. Приблизительно 100 А должно пройти через фазу B (от линии к стороне нагрузки) от вторичного источника тока для включения расцепителя. Первичный испытательный ток должен быть введен через внешний датчик GF, чтобы обеспечить отключение при замыкании на землю выключателя Зоны 1.СТРАНИЦА 8 ИЗ 8

9 … \ Схема электрических соединений автоматического выключателя WL A.dwg 10/3 /: 52: 30 PM

.