Kas ir automātisko slēdžu selektivitāte + selektivitātes aprēķina principi

Automātisko slēdžu izvēlība jeb selektivitāte ir galvenais moments, lai nodrošinātu elektriskās ķēdes uzticamu darbību. Šī funkcija veicina avārijas situāciju novēršanu un paaugstina drošību augstākā līmenī.

Pārslodzes vai īssavienojuma gadījumā tiek aktivizēta tikai bojātās līnijas aizsardzība, bet pārējā elektroiekārtas daļa paliek darba stāvoklī. Kāpēc tā notiek, mēs detalizēti aplūkosim šajā rakstā, apskatīsim selektīvās aizsardzības pamatuzdevumus, pieslēguma shēmas un to īpatnības.

Tāpat pievērsīsim uzmanību selektivitātes aprēķinam un kartes izveides noteikumiem, nodrošinot materiālu ar uzskatāmām shēmām, tabulām un fotogrāfijām. Un papildināsim rakstu ar detalizētiem paskaidrojumiem videoklipos.

Selektīvās aizsardzības nozīme un pamatuzdevumi

Elektroiekārtu droša ekspluatācija un stabila darbība — tie ir uzdevumi, kas uzticēti selektīvajai aizsardzībai. Tā acumirklī aprēķina un atdala bojāto zonu, nepārtraucot barošanu veselajiem posmiem. Selektivitāte samazina slodzi uz iekārtu un mazina īssavienojuma sekas.

Pareizi noregulētu automātisko slēdžu darbībā maksimāli tiek apmierinātas prasības attiecībā uz nepārtrauktas elektroapgādes nodrošināšanu un līdz ar to arī tehnoloģiskā procesa nodrošināšanu.

Ja automātiskā iekārta, kas veic atslēgšanu, īssavienojuma rezultātā izrādīsies bojāta, selektivitātes dēļ patērētāji saņems normālu barošanu.

Noteikums, kas apgalvo, ka strāvas lielums, kas iet caur visiem sadales slēdžiem, kas uzstādīti aiz ievada automāta, ir mazāks par ievada automāta norādīto strāvu, ir selektīvās aizsardzības pamatā.

Kopumā šie nomināli var būt arī lielāki, bet katrs atsevišķs obligāti vismaz par vienu soli zemāks par ievada automātu. Piemēram, ja pie ieejas ir uzstādīts 50 ampēru automāts, tad nākamais aiz tā tiek uzstādīts slēdzis ar strāvas nominālu 40 A.

Automātiskais slēdzis sastāv no šādiem elementiem: sviras (1), skrūvju spailēm (2), kustīgā un nekustīgā kontakta (3, 4), bimētāla plāksnes (5), regulēšanas skrūves (6), solenoīda (7), loka dzēšanas režģa (8), aizbīdņa (9)

Ar sviras palīdzību tiek ieslēgta un izslēgta strāvas padeve uz spailēm. Uz spailēm tiek pievadīti un fiksēti kontakti. Kustīgais kontakts ar atsperi kalpo ātrai atvienošanai, un ķēdes savienojums ar to tiek veikts caur nekustīgo kontaktu.

Atbrīvošana, ja strāva pārsniedz savu sliekšņa vērtību, notiek, pateicoties bimētāla plāksnes uzkarsēšanai un izliecei, kā arī solenoīdam.

Iedarbināšanas strāvas tiek regulētas ar regulēšanas skrūves palīdzību. Lai novērstu elektriskā loka rašanos kontaktu atvienošanas laikā, shēmā ir iekļauts tāds elements kā loka dzēšanas režģis. Automātiskā slēdža korpusa fiksēšanai ir aizbīdnis.

Selektivitāte kā relejaizsardzības īpatnība ir spēja noteikt bojātu sistēmas mezglu un atslēgt to no elektroenerģētiskās sistēmas (EES) darba daļas.

Šeit parādīta paneļa shēma, kas uzskatāmi parāda, kā slodze tiek sadalīta pa dzīvokli. Pirms automāta uzstādīšanas ir jāveic aprēķins par kopējo jaudu iekārtām, kas tiks pieslēgtas tam.

Automātu selektivitāte ir to īpašība darboties secīgi. Ja šis princips tiek pārkāpts, uzkarsīs gan automātiskie slēdži, gan elektroinstalācija.

Rezultātā var rasties īssavienojums līnijā, kūstošo kontaktu un izolācijas pārdegšana. Tas viss novedīs pie elektroierīču bojājuma un ugunsgrēka.

Pieņemsim, ka garā elektropārvades līnijā radusies avārijas situācija. Saskaņā ar galveno selektivitātes noteikumu pirmais iedarbojas automāts, kas ir vistuvāk bojājuma vietai.

Ja parastā dzīvoklī kontaktligzdā rodas īssavienojums, panelī jāiedarbojas līnijas aizsardzībai, kuras daļa šī kontaktligzda ir. Ja tas nenotiek, pienāk kārta automātiskajam slēdzim uz paneli, un tikai pēc tā – ievada slēdzim.

Absolūtā un relatīvā aizsardzības selektivitāte

Selektivitātes jēdziens ir definēts GOST IEC 60947-1-2014. Izšķir divus selektivitātes veidus – absolūto un relatīvo. Ja aizsardzības darbs ir saskaņots tā, ka tā iedarbojas tikai aizsargātās zonas iekšienē, tad tas norāda uz tās absolūto selektivitāti.

Šajos apstākļos maksimālā selektivitātes strāva kļūst tāda pati kā zemāk esošā automāta maksimālā atslēgšanas spēja.

Iedarbību rezerves veidā, ja nav notikusi atslēgšana problemātiskajā posmā, sauc par relatīvi selektīvu aizsardzību. Tā rezultātā notiek augstāk izvietoto slēdžu atslēgšana.

Ja tiek pārsniegta automātiskā slēdža noteiktā strāvas vērtība, t.i., ja nav lielu pārslodžu, selektīvā aizsardzība darbojas praktiski bez atteicēm. To panākt ir daudz grūtāk īssavienojumu gadījumā.

Uzņēmuma ražoto izstrādājumu dati tiek izvietoti uz ierīces korpusa un to tīmekļa vietnēs. Ir svarīgi pareizi lasīt automātu marķējumu – slēdžu grupas tiek veidotas tikai pēc viena konkrēta ražotāja tabulām. Jāņem vērā, ka relatīvā principā veidotās grupas ir ar plašāku funkciju klāstu.

Selektivitātes tabulas, kuras ražotāji pievieno saviem izstrādājumiem, vienkāršo uzdevumu. Tās izmantojot, tiek veidotas grupas ar darbības selektivitāti.

Burts «T» tabulā apzīmē pilnīgu selektivitāti starp iekārtu pāri, bet skaitlis – daļēju. Ja sagaidāmais īsslēguma strāvas robežlielums ir mazāks par tabulā norādīto skaitli, selektivitāte tiks nodrošināta.

Lai pārbaudītu selektivitāti starp augšstāvošu un lejupstāvošu automātu, tiek atrasts vertikāles un horizontāles krustpunkts. Selektivitātes nodrošināšana ir ļoti svarīgs uzdevums, barojot īpašas kategorijas patērētājus.

Ja tās nav, var notikt ražošanas procesa apturēšana, līniju bojājumi, kondicionēšanas, dūmu novadīšanas un citu sistēmu atslēgšanās.

Selektīvo pieslēguma shēmu veidi

Papildus absolūtajai un relatīvajai selektivitātei pastāv vēl 7 selektīvās aizsardzības veidi:

• zonālā;
• laika-strāvas;
• enerģētiskā;
• laika;
• pilnīgā;
• daļējā;
• strāvas.

Lai nodrošinātu nepieciešamo elektrotīkla automātiskās aizsardzības selektivitāti ar automātiskajiem slēdžiem, tiek izmantotas dažādas metodes. Bet jebkurā gadījumā ir svarīgi pareizi uzstādīt slēdzi, ievērojot izvēlēto shēmu un montāžas noteikumus.

Veids #1 — pilnīga un daļēja aizsardzība

Pilnīgā aizsardzība nozīmē, ka, ja virknē ir pieslēgts automātu pāris, pārstrāvu parādīšanās izraisa viena, kas atrodas bojājuma zonas tuvumā, izslēgšanos.

Daļējā aizsardzība darbojas pēc tā paša principa kā pilnīgā, bet tikai pēc tam, kad strāva sasniedz noteikto sliekšņa vērtību.

Ar automātiem (A un B) nodrošinātā izslēgšanās selektivitāte ir tāda, ka īsslēgums, lai kurā elektroinstalācijas vietā tas rastos, tiks atdalīts ar tuvāko slēdzi, kas atrodas virs šī punkta. Pārējās ierīces neizslēgsies.

Ja selektivitāte ir nodrošināta līdz mazākajai no divu AB strāvas vērtībām, ir pamats runāt par pilnīgu selektivitāti starp tām. Šajā gadījumā iekārtas prognozētā īsslēguma strāvas robežvērtība jebkuros apstākļos būs vienāda ar abu AB strāvas vērtību vai mazāka par to.

Veids #2 — strāvas selektivitātes tips

Strāvas selektivitātei galvenais rādītājs ir robežstrāvas atzīme. Vērtības no objekta līdz ievadam tiek sakārtotas pieaugošā secībā. Šīs aizsardzības selektivitātes darbība balstās uz to pašu pamata kā laika selektivitāte.

Atšķirība ir tikai tajā, ka aizkave tiek noteikta pēc strāvas vērtības – tuvojoties īssavienojuma punktam ievadam, palielinās īssavienojuma strāvas rādījumi. Izslēgšanas laika rādītājs var būt tāds pats.

Īssavienojuma bojāto zonu nosaka, izmantojot iestatījumus uz dažādiem strāvas lielumiem. Pilnīga selektivitāte var būt tikai apstākļos, kur īssavienojuma strāva ir zema, un starp diviem automātiskajiem slēdžiem atrodas iekārta ar ievērojamu elektrisko pretestību. Šādā izkārtojumā īssavienojuma strāvas būs ievērojami atšķirīgas.

Šādu selektivitātes veidu galvenokārt izmanto gala sadales skapjos. Šeit apvienojas neliela nominālā strāva un īssavienojuma strāva ar lielu savienojuma kabeļu kopējo pretestību.

Šis selektivitātes variants ir ekonomisks, vienkāršs un darbojas acumirklī. Tomēr bieži vien šī selektivitāte var būt daļēja, jo lielākā strāva parasti ir neliela.

Fotogrāfijā redzama strāvas selektivitāte, izmantojot automātiskos slēdžus. Ar šādu selektivitātes veidu pastāv nobīde pa strāvas asi starp secīgi novietotu automātisko slēdžu strāvas raksturlīknēm.

Kad vērtības Isd1 un Isd2 ir vienādas vai ļoti tuvas, tad Is – maksimālā selektivitātes strāva ir vienāda ar Isd2. Ja šīs vērtības ievērojami atšķiras, Is = Isd1.

Strāvas selektivitātes nodrošināšanas nosacījums ir nevienādību ievērošana: Ir1/Ir2 > 2 un Isd1/Isd2 > 2. Šajā gadījumā maksimālā selektivitāte ir Is = Isd1.

Pie trūkumiem min arī strauju aizsardzības iestatījumu līmeņa pieaugumu lielām strāvām. Nav iespējams ātri izslēgt bojāto ķēdi, ja viens no automātiskajiem slēdžiem izrādās bojāts.

Aprēķinot aizsardzības iestatījumus pēc strāvas, jāņem vērā faktiskās strāvas, kas iet caur automātiskajiem slēdžiem, kuri darbojas automātiskajā režīmā.

Veids #3 — laika un laika-strāvas variants

Ja ķēdē ir vairāki automātiskie slēdži ar identiskiem strāvas raksturlielumiem, bet atšķirīgu aiztures laiku, tad radušās kļūmes gadījumā tie viens otru apdrošina. Tas, kurš atrodas tiešā bojājuma vietas tuvumā, nostrādās uzreiz, nākamais – pēc kāda laika utt.

Šajā 2 līmeņu shēmā slēdzim «A» ir tāds aiztures laiks, kas nodrošina pilnīgu selektivitāti ar automātiskā slēdža «B» raksturlielumiem.

Laika-strāvas selektivitātes gadījumā aizsardzības ierīces reaģē ne tikai uz strāvu, bet arī uz reakcijas ilgumu. Pie noteiktas strāvas vērtības pēc noteikta aizkaves laika nostrādā aizsardzība, kuras attālums līdz īssavienojuma vietai ir mazāks. Bojājuma neskartā iekārtas daļa netiek atslēgta.

Fotogrāfijā redzams laika selektivitātes grafiks, izmantojot automātisko slēdzi (AS). Slēdžu B un A laika-strāvas raksturlīknes nekrustojas. Tās ir izvietotas pakāpeniski.

Strāvas un laika selektivitātes kombinācija palielina atslēgšanas efektivitāti. Ja Isc B < Irm A, selektivitāte ir pilnīga, un nostrāde notiek acumirklī. Augšpus izvietotais AS ir aprīkots ar diviem iestatījumiem: Im A un Ii A. Pirmais ir selektīvā strāvas nogriešana, otrais — momentānā nostrāde.

Veids #4 — automātu enerģētiskā selektivitāte

Enerģētiskās selektivitātes gadījumā atslēgšana notiek automāta korpusa iekšpusē. Procesa ilgums ir tik mazs, ka īssavienojuma strāva nepaspēj sasniegt savu robežvērtību.

Laika-strāvas aizsardzības sistēma tiek uzskatīta par sarežģītu. Tajā ir iesaistīta ne tikai reakcija uz strāvu, bet arī laiks, kurā tas notiek.

Pieaugot strāvai, automātam samazinās nostrādes laika vērtība. Šī selektivitātes veida pamatā ir aizsardzības regulēšana tādā veidā, lai tā no aizsargājamā objekta puses nostrādātu ātrāk pie visām sliekšņa strāvas vērtībām, salīdzinot ar ieejas automātu.

Veids #5 — zonas aizsardzības shēma

Zonas metode ir sarežģīta un dārga, tāpēc to galvenokārt izmanto rūpniecībā. Tiklīdz strāvas sliekšņa rādītāji sasniedz maksimumu, kontroles centrā nonāk dati un izvēlētais automāts nostrādā. Elektrotīkls ar šādu selektivitātes veidu ietver īpašus elektroniskus izslēdzējus (atslēdzējus).

Kad tiek konstatēts pārkāpums, no zemāk esošā slēdža tiek nosūtīts signāls augstāk esošajai ierīcei. Pirmajam automātam jāreaģē vienas sekundes laikā. Ja tas nereaģē, nostrādā otrais.

Salīdzinot šo selektivitātes veidu ar laika selektivitāti, var redzēt, ka nostrādes laiks šajā gadījumā ir daudz zemāks — dažreiz tas ir simti milisekundes. Samazinās gan intervences procents sistēmā, gan tās bojājumu procents. Samazinās termiskā un dinamiskā ietekme uz iekārtas daļām. Palielinās selektivitātes līmeņu skaits.

Kad strāvas, kas plūst caur aizsardzības ierīcēm, sasniedz lielāku vērtību nekā to pašu iestatījumi, bloķēšanas signāls tiek pārsūtīts no katra slēdža uz augstāka līmeņa aizsardzību.

Zonas selektivitātes gadījumā nostrādā aizsardzība, kas atrodas barošanas avota pusē, ja par sākumpunktu tiek ņemta īssavienojuma vieta. Pirms automāta nostrādes tiek kontrolēts, lai aizsardzības ierīce no slodzes puses nenosūtītu līdzīgu signālu.

Bet šāda selektivitāte prasa papildu barošanas avota klātbūtni. Tāpēc šāda veida selektivitātes racionāla pielietošana ir sistēmas ar augstiem īsslēguma strāvas parametriem un ievērojama lieluma strāvu. Tādi ir komutācijas-sadales aparāti, kas atrodas ģeneratoru, transformatoru noslodzes pusē.

Automātu selektivitātes aprēķins

Prasmīga automāta izvēle un pareiza iestatīšana ir galvenais automātisko slēdžu selektivitātes ievērošanas princips. Selektivitāte slēdžam, kas atrodas avota tuvumā, garantē prasības izpildi: I s.o. pēd. ≥ K uztic. ∙ I k. iepr.

Šeit I s.o. pēd. ir tāda strāvas vērtība, pēc kuras seko aizsardzības nostrāde. I k. iepr. ir īsslēguma strāva zonas galapunktā, uz kuru attiecas automāta darbība, kas atrodas tālu no enerģijas avota. K uztic. ir uzticamības koeficients. Tā lielums ir atkarīgs no parametru izkliedes.

Automāta nomināls ķēdei tiek izvēlēts ne tikai ar aprēķinu, bet arī pēc šādas tabulas, orientējoties uz kabeļu šķērsgriezumu shēmā.

Izteiksme t s.o. pēd. ≥ t k. iepr. + ∆t demonstrē selektivitāti, ja AS tiek regulēts pēc laika. t s.o. pēd., t k. iepr. ir slēdžu nostrādes laika intervāli, kas atrodas lielā attālumā no barošanas avota un tuvu tam. ∆t ir parametrs, kas tiek ņemts no kataloga un apzīmē laika selektivitātes pakāpi.

Selektivitātes karte un tās izveides noteikumi

Visu elektrotīkla shēmā iekļauto ierīču laika-strāvas raksturlīknes tiek attēlotas uz selektivitātes kartes. Tās sastādīšanas mērķis ir maksimāli nodrošināt automātu aizsardzību. Slēdžu aizsardzības pamatā ir princips, saskaņā ar kuru slēdži tiek pieslēgti viens aiz otra stingri secīgi.

Pastāv vairāki noteikumi, kas ir obligāti, veidojot selektivitātes karti:

1. Instalācijām jābūt vienam sprieguma avotam.
2. Visiem svarīgajiem aprēķinu punktiem jābūt labi redzamiem. Ņemot vērā šo prasību, jāizvēlas mērogs.
3. Kartē norāda aizsardzības īpašības, minimālos, maksimālos īsslēguma parametrus sistēmas punktos.

Bieži projektēšanas normas tiek pārkāptas, un selektivitātes kartes projektos nav. Tas var izraisīt pārtraukumus patērētāju elektroapgādē.

Uz kartes tiek uzlikti secīgi viens aiz otra pieslēgto automātu raksturlīknes. Pašu shēmu būvē asīs

Karte sniedz pilnīgu priekšstatu par iestatījumu saskaņošanu. Tā sniedz iespēju salīdzināt automātu darbību pēc tādas īpašības kā selektivitāte.

Laika-strāvas raksturlīkņu veidi ir pamats ne tikai selektivitātes karšu izveidei strāvas aizsardzībai automātisko slēdžu veidā, bet arī citiem tās veidiem: drošinātājiem, relejs. Parasti viena karte satur 2-3 automātisko slēdžu raksturlīknes. Pa abscisu asi atzīmē strāvas lielumu kV, bet pa ordinātu asi — laiku sekundēs.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Automātisko slēdžu darbības traucējumi un to novēršana:

Selektivitātes kartes zīmēšana, izmantojot īpašu programmu:

Uzticama un droša elektroinstalācijas izmantošana nav iespējama, neņemot vērā automātisko slēdžu selektivitāti. Zinot galvenos aspektus selektīvās aizsardzības izveidē, var kompetenti veikt aprīkojuma izvēli savam tehniskajam projektam.

Jūs profesionāli nodarbojaties ar elektroinstalācijas darbiem un vēlaties papildināt iepriekš izklāstīto materiālu? Vai pamanījāt neatbilstību vai kļūdu šajā rakstā? Vai varbūt vēlaties uzdot jautājumu mūsu ekspertiem? Lūdzu, rakstiet savus komentārus zemāk esošajā blokā.