Care este selectivitatea protectiei in instalatiile electrice

Când se operează și se proiectează un circuit electric, se acordă întotdeauna atenție problemelor legate de utilizarea în siguranță a acestuia. În acest scop, toate dispozitivele electrice sunt protejate cu dispozitive speciale care sunt selectate și plasate strict după o anumită relație ierarhică.

De exemplu, atunci când un telefon mobil se încarcă, fluxul acestuia este controlat de protecția încorporată în baterie. Oprește curentul de încărcare la sfârșitul creșterii capacității. Când apare un scurtcircuit în interiorul bateriei, siguranța instalată în încărcător se arde și deconectează circuitul.

Dacă din anumite motive acest lucru nu se întâmplă, atunci defecțiunea în priză este controlată de întrerupătorul de circuit de pe panoul apartamentului, iar funcționarea sa este asigurată de mașina principală. Această secvență de acțiuni alternative de apărare poate fi luată în considerare în continuare.

Modelele sale sunt determinate de principiul selectivității, care se mai numește și selectivitate, punând accent pe funcția de selectare sau de determinare a locației defecțiunii care urmează să fie dezactivată.

Tipuri de selectivitate

Metodele de selectivitate a protecției electrice se formează în timpul creării proiectului și sunt menținute în timpul funcționării astfel încât să identifice cu promptitudine locul apariției unei defecțiuni în echipamentul electric și să o separă de circuitul de lucru cu cele mai mici pierderi pentru acesta.

În acest caz, aria de acoperire a protecției este împărțită în funcție de selectivitate în:

1. absolut;

2. relativă.

Primul tip de protecție controlează complet zona de lucru și repară daunele numai în ea. Pe acest model funcționează aparatele electrice încorporate. întrerupătoare de circuit.

Dispozitivele construite pe o bază relativă îndeplinesc mai multe funcții. Exclud defecțiunile din zona lor și din cele învecinate, dar atunci când protecțiile de tip absolut nu au funcționat în ele.

Protecția bine reglată definește:

1. locația și tipul avariei;

2. diferența dintre un mod anormal, dar admisibil, față de o situație care poate provoca daune foarte grave echipamentelor unei instalații electrice din zona controlată.

Dispozitivele configurate numai în prima acțiune funcționează de obicei pe rețele necritice de până la 1000 de volți. Pentru instalatii electrice de inalta tensiune încercați să aplicați ambele principii. În acest scop, sunt incluse în protecție următoarele:

• scheme de blocare;

• aparate de măsurare de precizie;

• sisteme de schimb de informații;

• algoritmi logici speciali.

Protecția împotriva supracurentului care depășește sarcina nominală din orice motiv este asigurată între două întreruptoare conectate în serie.În acest caz, comutatorul cel mai apropiat de utilizatorul cu defecțiune trebuie să oprească defecțiunea prin deschiderea contactelor sale, iar cel de la distanță trebuie să continue să furnizeze tensiune la secțiunea sa.

În acest caz, sunt luate în considerare două tipuri de selectivitate:

1. finalizat;

2. parțial.

Dacă protecția cea mai apropiată de eroare este capabilă să elimine complet defecțiunea în întregul domeniu de setare fără a declanșa comutatorul de la distanță, atunci este considerată completă.

Selectivitatea parțială este inerentă protecțiilor la distanță scurtă configurate să funcționeze până la o anumită selectivitate limitativă Is. Dacă este depășit, atunci comutatorul de la distanță intră în acțiune.

Zone de suprasarcină și scurtcircuit în protecții selective

Limitele de curent specificate pentru funcționare întrerupătoare automate de siguranță, sunt împărțite în două grupe:

1. modul de suprasarcină;

2. zona de scurtcircuit.

Pentru ușurința explicației, acest principiu se aplică caracteristicilor curente ale întrerupătoarelor.

Acestea sunt setate să lucreze în zona de suprasarcină cu curenți nominali de până la 8 ÷ 10 ori.

În această zonă funcționează în principal declanșatoarele de protecție termice sau termomagnetice. Curenții de scurtcircuit cad foarte rar în această zonă.

Zona de apariție a scurtcircuitului este de obicei însoțită de curenți care depășesc sarcina nominală a întrerupătoarelor de 8 ÷ 10 ori și se caracterizează prin deteriorarea gravă a circuitului electric.

Pentru a le opri, se folosesc declanșatoare electromagnetice sau electronice.

Metode de creare a selectivității

Pentru domeniul de supracurent sunt create protecții care funcționează pe principiul selectivității curentului de timp.

Zona de scurtcircuit se formează pe baza:

1. curent;

2. temporar;

3. energie;

4. selectivitatea zonei.

Selectivitatea în timp este creată prin alegerea diferitelor întârzieri pentru operația de protecție. Această metodă poate fi aplicată chiar și dispozitivelor cu aceeași setare curentă, dar cu un timp diferit, așa cum se arată în figură.

De exemplu, protecția nr. 1 cea mai apropiată de echipament este setată să funcționeze în cazul unui scurtcircuit cu un timp apropiat de 0,02 s, iar funcționarea sa este asigurată de cel mai îndepărtat nr. 2 cu o setare de 0,5 s.

Cea mai îndepărtată protecție cu un timp de oprire de o secundă sprijină funcționarea dispozitivelor anterioare în cazul unei posibile defecțiuni.

Selectivitatea curentului este reglată pentru funcționare când sarcinile admise sunt depășite. Aproximativ, acest principiu poate fi explicat cu următorul exemplu.

Trei protecții în serie monitorizează curentul de scurtcircuit și sunt configurate să funcționeze cu un timp de 0,02 s, dar cu diferite setări de curent de 10, 15 și 20 de amperi. Prin urmare, echipamentul va fi mai întâi deconectat de la dispozitivul de protecție nr. 1, iar nr. 2 și nr. 3 îl vor asigura selectiv.

Realizarea selectivității timpului sau a curentului în forma sa cea mai pură necesită utilizarea unor senzori sau relee sensibile de curent și timp. În acest caz, se creează un circuit electric destul de complex, care în practică combină de obicei ambele principii considerate și nu este aplicat în forma sa pură.

Selectivitatea protecției curentului de timp

Pentru a proteja instalațiile electrice cu o tensiune de până la 1000 de volți, se folosesc întrerupătoare automate, care au o caracteristică combinată timp-curent.Să examinăm acest principiu folosind exemplul a două mașini conectate în serie situate la capetele liniei pe partea de sarcină și alimentare.

Selectivitatea timpului determină modul în care întrerupătorul este setat să declanșeze atunci când este aproape de consumator, mai degrabă decât la capătul generatorului.

Graficul din stânga arată cazul celui mai lung timp de declanșare al curbei superioare de protecție pe partea de sarcină, iar cel din dreapta arată cel mai scurt timp al întreruptorului la capătul de alimentare. Aceasta permite o analiză mai detaliată a manifestării selectivității protecțiilor.

Comutatorul «B» situat mai aproape de echipamentul furnizat, datorită utilizării selectivității curentului de timp, funcționează mai devreme și mai rapid, iar comutatorul «A» îl reține în caz de defecțiune.

Selectivitatea curentă a protecției

În această metodă, selectivitatea poate fi formată prin crearea unei anumite configurații de rețea, de exemplu inclusă în circuitul unui cablu sau al unei linii electrice aeriene, care are o rezistență electrică. În acest caz, valoarea curentului de scurtcircuit între generator și consumator depinde de locația defecțiunii.

La capătul de putere al cablului va avea o valoare maximă de 3 kA, iar la capătul opus o valoare minimă de 1 kA.

În cazul unui scurtcircuit în apropierea comutatorului A, protecția capătului B (I kz1kA) nu ar trebui să funcționeze, apoi ar trebui să elimine tensiunea din echipament. Pentru funcționarea corectă a protecțiilor este necesar să se țină cont de mărimea curenților reali care trec prin întrerupătoare în regim de urgență.

Trebuie înțeles că pentru a asigura o selectivitate deplină cu această metodă, este necesar să existe o rezistență mare între cele două întrerupătoare, care se poate forma datorită:

• linie electrică extinsă;

• plasarea înfășurării transformatorului;

• includerea în ruperea cablului cu o secțiune transversală redusă sau în alte moduri.

Prin urmare, cu această metodă, selectivitatea este adesea parțială.

Selectivitatea în timp a protecției

Această metodă de selectivitate completează de obicei metoda anterioară, ținând cont de timpii:

• determinarea prin paza locului si inceperea desfasurarii falii;

• declanșează la oprire.

Formarea algoritmului operației de protecție se realizează datorită convergenței treptate a setărilor de curent și a timpului în care curenții de scurtcircuit se deplasează la sursa de alimentare.

Selectivitatea în timp poate fi creată de mașini cu aceleași valori nominale de curent atunci când au capacitatea de a regla întârzierea de răspuns.

Cu această metodă de protecție a comutatorului B, defecțiunea este oprită, iar comutatorul A - controlează întregul proces și sunt gata de funcționare. Daca in timpul alocat functionarii protectiilor B nu se elimina scurtcircuitul, defectul se elimina prin actiunea protectiilor de pe partea A.

Selectivitatea energetică a protecțiilor

Metoda se bazează pe utilizarea unor noi tipuri speciale de întrerupătoare automate, realizate în carcasă turnată și capabile să funcționeze cât mai repede posibil atunci când curenții de scurtcircuit nici nu au avut timp să atingă valorile maxime.

Automatele de rată de acest fel funcționează timp de câteva milisecunde în timp ce componentele aperiodice tranzitorii sunt încă active.În astfel de condiții, din cauza dinamicii ridicate a fluxului de sarcini, este dificil să se coordoneze caracteristicile timp-curent de funcționare efectiv ale protecțiilor.

Utilizatorul final are puțină sau deloc urmă de caracteristicile selectivității energetice. Acestea sunt furnizate de producător sub formă de grafice, programe de calcul, tabele.

Această metodă trebuie să țină cont de condițiile specifice de funcționare pentru declanșatoarele termomagnetice și electronice pe partea de alimentare.

Selectivitatea zonei a apărării

Acest tip de selectivitate este un tip de caracteristică temporală. Pentru funcționarea sa, pe fiecare parte se folosesc dispozitive de măsurare a curentului, între care se schimbă constant informații și se compară vectorii de curent.

Selectivitatea zonei poate fi formată în două moduri:

1. Semnalele de la ambele capete ale zonei monitorizate sunt trimise la dispozitivul de monitorizare a protecției logice în același timp. Compară valorile curenților de intrare și determină deschiderea întreruptorului;

2. Informația despre valorile supraestimate ale vectorilor de curent de pe ambele părți vine sub forma unui semnal de blocare către partea logică a protecției la un nivel superior de ierarhie pe partea sursei de alimentare. Dacă există un semnal de blocare dedesubt, atunci comutatorul din aval este oprit. Când interdicția de declanșare inferioară nu este primită, tensiunea este eliminată din protecția superioară.

Cu aceste metode, oprirea este mult mai rapidă decât cu selectivitatea de timp. Acest lucru garantează mai puține daune ale echipamentelor electrice, sarcini dinamice și termice mai scăzute în sistem.

Cu toate acestea, metoda de zonare selectivă necesită crearea unor sisteme tehnice complexe suplimentare de măsurare, logic și schimb de informații, ceea ce crește costul echipamentului.Din aceste motive, aceste tehnici de blocare de înaltă frecvență sunt utilizate în liniile de transport și substațiile de înaltă tensiune. care transmit continuu fluxuri mari de putere.

În acest scop, sunt utilizate întrerupătoare cu aer, ulei sau SF6 de mare viteză capabile să comute sarcini de curent uriașe.