Что такое селективный автоматический выключатель

Селективный автоматический выключатель

Селективный автоматический выключатель — это автоматический выключатель (англ. Selective Main Circuit Breaker), имеющий в соответствии с немецким стандартом DIN VDE 0641-21 особую функцию селективности и исполняющий её независимо от напряжения сети. Это означает, что автомат не требует дополнительного питания для размыкания, замыкания контактов и для выполнения защитной функции (то есть устройство является чисто электро-механическим). Селективный автоматический выключатель полностью селективен нижестоящим модульным (миниатюрным) автоматическим выключателям.

Принцип действия

Схема внутреннего устройства Селективного автоматического выключателя

Появление Селективного автоматического выключателя изначально планировалось как выпуск устройства защиты, имеющего наилучшие характеристики с точки зрения выполнения функций вводного устройства защиты. Выше было отмечено, что это подразумевает обеспечение полной селективности. Это означает селективность между вводным и отходящими автоматическими выключателями во всем диапазоне токов короткого замыкания (вплоть до отключающей способности нижестоящего автомата) и при любых номинальных токах вводного автомата не меньше номинальных токов отходящего.

Такой функционал обеспечивается конструкцией Селективного автоматического выключателя (приведена на рисунке). На схеме видны два токовых пути. Один из них основной, имеющий те же элементы, что и обычный автоматический выключатель: электромагнитную катушку (мгновенный расцепитель), биметалл (расцепитель перегрузки) и блок основных контактов. Дополнительный токовый путь также имеет контакты. Помимо этого можно отметить наличие селективного биметалла. Рассмотрим процессы, происходящие внутри Селективного автоматического выключателя в случае аварии.

Представим систему, в которой в качестве вводного устройства защиты используется Селективный автоматический выключатель, а в качестве нижестоящего устройства защиты — миниатюрный автоматический выключатель. Возможны два случая. Первый — авария (к.з.) происходит в нагрузке (за отходящим автоматом). Второй — авария происходит между вводным и отходящим автоматами.

В первом случае в момент к.з. отработают расцепители миниатюрного автоматического выключателя и основного токового пути Селективного автоматического выключателя. Однако, при этом ток продолжит протекать в дополнительном токовом пути вводного автомата. Поскольку авария устранена, пружина снова замкнет блок основных контактов. Таким образом обеспечивается непрерывное протекание тока и бесперебойность питания нагрузок, то есть селективность.

Во втором случае в момент аварии также разомкнутся основные контакты Селективного автоматического выключателя. Далее, поскольку авария продолжит существовать, селективный биметалл также разомкнет контакты и дополнительном токовом пути, при этом заблокировав пружину и не позволив ей замкнуть основные контакты. Таким образом, разомкнутыми остаются и основной, и дополнительный токовый пути, тем самым обеспечивая защиту от к.з.

В итоге можно отметить, что Селективный автоматический выключатель и обеспечивает селективность, и защищает от токов к.з.

Примеры

Селективные автоматические выключатели предлагаются рядом немецких производителей. Из крупнейших брендов можно выделить ABB с их серией S750DR. Линейка Включает в себя автоматы от 0,5 до 63 А, существуют исполнения с характеристиками срабатывания Е и К.

Стандарты

Для применения на территории Российской Федерации Селективные автоматические выключатели должны соответствовать нижеприведенным стандартам.

DIN VDE 0641-21

Основной стандарт, описывающий селективные автоматические выключатели. Появился в Германии в 2005 году. В данном нормативном документе приведены основные требованиям к параметрам, технические данные и описания испытаний.

ГОСТ Р 50030.2-2010

Аналог МЭК 60947-2-2006. Предъявляет общие требования к низковольтным (до 1000 В) автоматическим выключателям.

Литература

• DIN VDE 0641-21
• ГОСТ Р 50030.2-2010

Примечания

Ссылки

• Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
• Подтвердить значимость предмета статьи согласно критериям значимости.

• Коммутационные аппараты
• Электричество

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Селективные ингибиторы обратного захвата серотонина
• Селекционное достижение

Полезное

Смотреть что такое «Селективный автоматический выключатель» в других словарях:

• селективный автоматический выключатель — Выключатель, предназначенный для селективного срабатывания с выдержкой времени. Время срабатывания в зоне токов короткого замыкания нормируется для селективных выключателей и определяет выдержку до разрыва электрической цепи при достижении… … Справочник технического переводчика
• селективный автоматический выключатель — Выключатель, предназначенный для селективного срабатывания с выдержкой времени. Время срабатывания в зоне токов короткого замыкания нормируется для селективных выключателей и определяет выдержку до разрыва электрической цепи при достижении… … Справочник технического переводчика
• Автоматический выключатель — Не следует путать с устройством защитного отключения. Эта статья или раздел описывает ситуацию применительно лишь к одному региону. Вы можете помочь Википедии, добавив информацию для других стран и регионов … Википедия
• автоматический выключатель — Механический коммутационный аппарат1), способный включать, проводить и отключать токи при нормальном состоянии электрической цепи, а также включать, проводить в течение заданного времени и автоматически отключать токи в указанном аномальном… … Справочник технического переводчика
• автоматический выключатель — Механический коммутационный аппарат1), способный включать, проводить и отключать токи при нормальном состоянии электрической цепи, а также включать, проводить в течение заданного времени и автоматически отключать токи в указанном аномальном… … Справочник технического переводчика
• со стороны нагрузки — [Интент] Параллельные тексты EN RU Downstream breaker. [LS Industrial Systems] Автоматический выключатель, расположенный со стороны нагрузки. [Перевод Интент] Downstream connections. [LS Industrial Systems] Зажимы для присоединения проводников,… … Справочник технического переводчика

• Обратная связь: Техподдержка, Реклама на сайте

• �� Путешествия

Экспорт словарей на сайты, сделанные на PHP,
WordPress, MODx.

• Пометить текст и поделитьсяИскать в этом же словареИскать синонимы
• Искать во всех словарях
• Искать в переводах
• Искать в ИнтернетеИскать в этой же категории

Выключатели автоматического типа с селективной защитой

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.

Селективная работа автоматических выключателей. Энергетический метод анализа Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Иващенко Вадим Степанович

Целью настоящей публикации является оценка достоинств и недостатков современных методов обеспечения координации аппаратов защиты и представление энергетического метода анализа селективной работы автоматических выключателей.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Иващенко Вадим Степанович

Повышение селективности низковольтных автоматических выключателей
Обеспечение селективного действия аппаратов защиты по оценке энергии дуги
Проектирование электроустановок жилых и общественных зданий
Автоматизированное проектирование электроустановок жилых и общественных зданий
Современные низковольтные автоматические выключатели бытового и аналогичного назначения
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Selective work of automatic switches. A power method of the analysis

The purpose of the present publication is the estimation of merits and demerits of modern methods of maintenance of coordination of devices of protection and submission of a power method of the analysis of selective work of automatic switches.

Текст научной работы на тему «Селективная работа автоматических выключателей. Энергетический метод анализа»

Энергобезопасность в документах и фактах

Селективная работа автоматических выключателей. Энергетический метод анализа

преподаватель Московского института энергобезопасности и энергосбережения

Целью настоящей публикации является оценка достоинств и недостатков современных методов обеспечения координации аппаратов защиты и представление энергетического метода анализа селективной работы автоматических выключателей.

Для обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей электроэнергии необходимо использовать скоординированные между собой (селективные) элементы защиты.

Цель селективной работы аппаратов защиты заключается в отключении только поврежденного участка цепи при сохранении питания для максимально возможного количества остальных.

Различают абсолютную и частичную селективности. Аппараты защиты в системе распределения электроэнергии являются абсолютно селективными тогда и только тогда, когда при любом аномальном токе из всех автоматических выключателей, среагировавших на эту аномалию, срабатывает только один, расположенный непосредственно перед точкой повреждения, и остается отключенным сколь угодно долгое время.

Селективность называется частичной, если условие, описанное выше, соблюдается не для всех типов повреждений (аномалий).

Если характеристики аппаратов защиты нескоор-динированы либо скоординированы неверно, то одно короткое замыкание может вызвать срабатывание многочисленных устройств защиты и привести к отключению всей электроустановки или ее значительной части. В результате этого будут значительные простои неповрежденной части установки и, как следствие, экономические потери для потребителей.

МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СЕЛЕКТИВНОСТИ АППАРАТОВ

Техника, позволяющая реализовать селективную работу между двумя автоматами в режиме короткого замыкания, базируется на использовании автоматов и/или устройств разных типов и настройки, которая позволила бы избежать пересечения кривых. Существуют несколько основных наиболее часто используемых способов, позволяющих достичь селективности между аппаратами в режиме короткого замыкания:

Токовая селективность достигается в результате разницы уставок тока срабатывания мгновенных расцепителей или небольшой временной задержки. Этот метод применяется только для защиты от токов короткого замыкания и ведет к обеспечению лишь частичной селективности. Селективность будет тем более эффективна, чем больше разница токов короткого замыкания в разных точках сети за счет разных сопротивлений проводников малого сечения (рис. 1). Зона селективности будет тем больше, чем больше разница уставок срабатывания расцепителей D1 и D2 и чем дальше точка повреждения удалена от места

установки ^ ак.з.в, ^.з.Э^.

Временная селективность заключается в установке различных выдержек времени срабатывания в

аппаратах защиты, находящихся на различных уровнях распределения системы электроснабжения. Чем ближе расположен аппарат к источнику, тем больше должна быть его выдержка времени.

Гпз2 1тэ1 Рис. 1. Токовая селективность

Для достижения полной временной селективности необходимо чтобы кривые ^=Щр) двух автоматических выключателей не пересекались ни в одной точке при любых ожидаемых величинах токов короткого замыкания.

Селективный автоматический выключатель, расположенный ближе к источнику, имеет большую временную задержку, чем расположенный дальше от источника (ближе к нагрузке). Таким образом, при большом количестве ступеней защиты с аппаратами, имеющими задержку срабатывания, наиболее близкий к источнику аппарат будет иметь наибольшую временную задержку, которая может превысить допустимое время устранения аварии. В этом случае система защиты окажется несовместимой, во-первых, с допустимым временем протекания тока короткого замыкания защищаемого оборудования, а, во-вторых, с внешнем оборудованием (например, с оборудованием энергоснабжающей организации) (рис.2).

Необходимость увеличения времени протекания аварийного тока за счет дополнительного времени задержки срабатывания верхних ступеней защиты приводит к дополнительным перегрузкам, которым подвергаются элементы кабельных сетей и электрооборудование. Это приводит к дополнительному износу оборудования, а, следовательно, к повышенным требованиям к его термической и динамической стойкости. Уменьшение времени ожидания (ступеней временной задержки) возможно лишь при уменьшении разброса значений во время-токовых характеристиках автоматических выключателей (повышение точности срабатывания), что, безусловно, связано с увеличением себестоимости аппаратов.

Следует отметить, что, несмотря на очевидные недостатки данного метода, он применяется для согласования характеристик защит в подавляющем большинстве электроустановок.

Логическая селективность обеспечивается за счет обмена информацией между автоматическими выключателями разного уровня системы распределения, и ее принцип заключается в следующем. (рис. 3). Все автоматические выключатели, которые «видят», что ток короткого замыкания превышает значение уставки расцепителя, посылают сигнал «логическое ожидание» тому аппарату, который находится выше точки повреждения (дальше от источника). Расцепи-тель автомата, расположенного выше непосредственно от точки короткого замыкания, не получает сигнал «логическое ожидание» и срабатывает мгновенно.

Рис. 2. Временная селективность: й2 — быстродействующий аппарат; й1 — селективный аппарат с временем задержки срабатывания 1-2-3

Рис. 3. Логическая селективность

Недостатком данного метода является необходимость дополнительного физического канала связи, что снижает надежность всей системы защиты в целом.

Оригинальным методом обеспечения абсолютной селективности на всех уровнях распределения электроэнергии является метод энергетической селективности. Суть этого метода состоит в следующем. Абсо-

Энергобезопасность в документах и фактах

лютная селективность будет обеспечена, если для всех аварийных токов 1р энергия, прошедшая через ниже расположенный автоматический выключатель, окажется меньше энергии, необходимой для приведения в действие расцепителя автоматического выключателя, расположенного выше по цепи питания.

Энергия, проходящая через аппарат в процессе отключения, равна работе отключения аппарата:

где Цд — напряжение на дуге; ^ — время отключения дуги.

Если для упрощения принять, что напряжение на дуге во время процесса отключения имеет постоянное значение [1], то

Тогда работа отключения будет характеризоваться интегралом тока или характеристикой 14 [2].

Данный метод имеет ряд преимуществ. Во-первых, работа отключения автоматического выключателя позволяет судить о том, хватит ли накопленной кинетической энергии якорю электромагнитного расцепителя вышестоящего аппарата (расположенного ближе к источнику) для срабатывания, если нижестоящий аппарат уже сработал.

Во-вторых, при анализе селективной работы токоограничивающих выключателей по характеристике 14 появляется возможность проанализировать, достаточным ли будет ограниченный ток для отброса контактов или срабатывания электромагнитных расцепителей вышестоящих автоматических выключателей.

На рис.4 представлены зависимости 14 от ожидаемого тока короткого замыкания. Эти характеристики предоставляются производителями, и Б1 и Б2

будут селективны при всех значениях ожидаемого тока, так как нет пересечений характеристик.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОВРЕМЕННЫХ АППАРАТОВ

Для реализации селективной работы аппаратов защиты для конкретной цепи или, в общем случае, системы защиты всей электроустановки следует использовать характеристики устройств защиты, представленные в каталогах производителей. В соответствии с этими данными определяется предел селективности для каждой комбинации автоматических выключателей и для каждого типа расцепите-лей. Таким образом, существенными характеристиками аппаратов при их выборе для системы защиты помимо качества сборки (подтверждаются сертификатами) и стоимости являются также вероятность неселективного срабатывания.

Хотя в соответствии с [2] рекомендовано использовать характеристики 14, далеко не все производители предоставляют эти данные в каталогах. Чаще вместо зависимостей 14 от ожидаемого аварийного тока проектантам предлагают использовать таблицы селективности. Такие таблицы содержат сведения о комбинациях аппаратов, обладающих абсолютной селективностью. Однако главная проблема такого способа подбора оборудования заключается в ограниченности выбора аппаратов, так как в таблицы включена, разумеется, лишь продукция данного производителя.

Проанализируем типовую характеристику 14 современного токоограничивающего выключателя (рис.5). Участки характеристики соответствуют раз-

и и и в в в ОІОІО ТГ М -н сл СЛ є •п)

Вводные автоматические выключатели ABB селективные S750DR с задержкой на срабатывание

Вводные автоматические выключатели ABB серии S750DR имеют модульную конструкцию и высокую отключающую способностью — 25кА, S750DR предлагает полную селективность с нижестоящими автоматическими выключателями серии S200 с кривой срабатывания B,C,Z,K за счет задержки на срабатывание 10 мс . Обзор Имеют сертификаты соответствия ? VDE 0641-21, ГОСТ Р 50030.2-2010 (МЭК 60947-2-2006), Требованиям пожарной безопасности, Характеристики: ном. ток 16. 63 А (80 и 100 А в 2013. ), Номинальное напряжение 230/400 В, число полюсов 1. 4 , кривая срабатывания Е- характеристика для стандартных применений, К- характеристика для нагрузок с высокими пусковыми токами . Теперь у многих сможет решится проблема отключения вводного автомата, когда и групповой и вводной автомат срабатывали при коротком замыкании на отходящей линии.