Селективність між модульними автоматичними вимикачами

1. глосарій фахівця
2. Повна селективність між модульними автоматичними вимикачами
3. Принцип дії селективного модульного автоматичного вимикача
4. струмообмежувального селективність

26 березня 2014 р об 11:35, 4711

Що спільного у великого центру обробки даних і невеликий серверної, у морський нафтовий платформи і енергодиспетчерського пункту на залізниці, у міської поліклініки і банку? Всі ці об'єкти відносяться до споживачів I і особливої категорії електропостачання і тому повинні відповідати найвищим вимогам до рівня електричної стабільності.
Досягти безперебійної та якісної роботи енергоустановок інформаційних систем, сервісів безпеки і контролю доступу та ін. Можна тільки за умови реалізації повної селективності на всіх рівнях розподілу. Дане твердження особливо стосується модульних автоматичних вимикачів в низьковольтних розподільчих щитах.

глосарій фахівця

Селективність - узгодження роботи встановлених послідовно захисних апаратів, таким чином, щоб у разі перевантаження або короткого замикання (к.з.) відключалася тільки та частина установки, де виникла несправність.

Повна селективність - забезпечується в разі, коли при послідовному з'єднанні двох автоматичних вимикачів обладнання з боку навантаження (споживача) здійснює захист без спрацьовування пристрою з боку харчування.

Часткова селективність - відрізняється від повної тим, що обладнання з боку навантаження здійснює захист без спрацьовування пристрою з боку харчування лише до певного рівня сверхтока Is (граничний струм селективності).

Зона перевантаження - діапазон значень струму, в якому за спрацьовування відповідає теплової расцепитель (біметалічна пластина). Являє собою зворотнозалежну характеристику.

Зона короткого замикання - діапазон значень струму, в якому за спрацьовування відповідає електромагнітний расцепитель. Забезпечує практично миттєве спрацьовування.

Мал. 1. Зона перевантаження і зона короткого замикання

Повна селективність між модульними автоматичними вимикачами

Як правило, фахівці вирішують завдання узгодження робочих характеристик модульних автоматичних вимикачів з боку харчування і навантаження, використовуючи струмовий метод. Він заснований на виборі апаратів захисту з різними уставками по току, причому більш високі значення має мати обладнання на стороні харчування. Для підбору автоматичних вимикачів використовуються таблиці селективності і спеціальне програмне забезпечення. Але навіть така ретельне опрацювання схеми дозволяє домогтися лише частковою координації робочих характеристик модульних автоматичних вимикачів. Повна селективність забезпечується тільки в розподільних боксах, де розрахункові струми к.з. невеликі, що насправді рідкість. Як правило, навіть в квартирних щитах досягається лише часткова селективність. Розглянемо такий приклад - в електричній шафі встановлені автоматичні вимикачі з характеристикою С. Номінальний струм ввідного апарата - 32А, пристрої на лінії, що відходить - 16А. Нижня межа зони спрацювання ввідного автомата 5In = 5 · 32 = 160А. Вона ж є і верхньою межею спрацьовування для нижчестоящого автомата. 1Очевідно, що в даному випадку повна селективність не забезпечується.

Часто завдання узгодженої роботи автоматичних вимикачів з боку навантаження і харчування у всьому діапазоні надструмів залишається невирішеною, що призводить до аварій. «Не так давно в одному великому банку через чайника, випадково включеного в розетку« чистих »мереж 1, і відсутність повної селективності в розподільних шафах були знеструмлені всі комп'ютери на поверсі, що призвело до втрати піврічного звіту», - розповідає Олексій Азаров, начальник відділу електричних мереж і систем компанії «ЕкоПрог».

До недавнього часу повну селективність можна було реалізувати, встановивши в якості ввідного пристрою в розподільчому щиті замість модульного автоматичного вимикача апарат в литому корпусі. Для зазначеного обладнання можливі такі способи координації робочих характеристик, як тимчасової, енергетичний і зонний2. Але дане рішення не завжди доцільно, тому що воно призводить до таких наслідків, як:

• подорожчання проекту;
• збільшення займаних розподільними шафами площ - апарати в литому корпусі і повітряні автоматичні вимикачі за своїми габаритами значно перевершують модульне обладнання;
• складності в установці і експлуатації (апарати в литому корпусі оснащуються електронними расцепителями, які потребують в налаштуванні).

«Замінити модульні автоматичні вимикачі на апарати захисту іншого типу для інженера означає пожертвувати компактністю і одноманітністю технічних рішень, а це не завжди можливо, - стверджує Павло Томашёв, інженер по групі виробів компанії АББ, лідера у виробництві силового обладнання і технологій для електроенергетики та автоматизації. - Спеціально для того, щоб вирішити проблему забезпечення повної координації між модульними апаратами захисту, наша компанія розробила новий селективний автоматичний вимикач серії S750DR. Цей пристрій - новинка для нашої країни. Воно являє рішення для досягнення узгодженості робочих характеристик, при якому неможливо одночасне відключення вищого і нижчестоящого апаратів. В даному модульному автоматичному вимикачі реалізований додатковий струмовий шлях, завдяки якому забезпечується затримка спрацьовування за часом. Лінійка автоматичних вимикачів S750DR включає в себе апарати від 0,5 до 63А ».

Селективний модульний автоматичний вимикач забезпечує координацію робочих характеристик апаратів захисту незалежно від напруги мережі. Такий апарат захисту не потребує додаткового живлення для замикання / розмикання контактів і для виконання захисної функції, оскільки пристрій є електромеханічним.

Принцип дії селективного модульного автоматичного вимикача

Мал. 2. Схема внутрішньої будови селективного автоматичного вимикача

Розглянемо схему внутрішнього устрою селективного модульного автоматичного вимикача, представлену на рис. 1. На ілюстрації видно два струмових шляху. Один з них - основний, складається з тих же елементів, що і в звичайному автоматичному вимикачі: електромагнітної котушки (миттєвий расцепитель), біметалічної пластини (расцепитель перевантаження) і блоку основних контактів. Другий - струмовий шлях, реалізований в апаратах S750DR, отримав назву додаткового. Він складається з ізолюючих контактів, селективного биметалла і резистора.

Ознайомимося з принципом дії селективного модульного автоматичного вимикача на практиці. В системі, де в якості ввідного пристрою використовується селективний модульний автоматичний вимикач, а в якості нижчестоящого апарату - звичайний автомат, коротке замикання можливе у випадках в лінії навантаження або між вступним і відходить пристроями.

1. Коротке замикання в лінії навантаження

У момент аварії спрацюють расцепители апарату з боку навантаження і основного токового шляху автоматичного вимикача з боку харчування. Однак при цьому струм продовжить протікати по додатковому контуру ввідного пристрою. Так як апарат з боку навантаження спрацював (наприклад, час спрацьовування автомата S200 від АББ близько 5-8 мс) і відключив пошкоджену ділянку ланцюга, пружина знову замкне блок контактів в основному шляху селективного автоматичного вимикача. Таким чином, забезпечується безперервне протікання струму і безперебійність живлення навантажень.

2. Коротке замикання між вступним і відходить апаратами захисту

У момент аварії так само, як і в попередньому варіанті, розмикаються контакти селективного апарату. Далі, оскільки аварія не усунуто, селективний біметал з невеликою затримкою за часом розмикає контакти в додатковому струмовому шляху і блокує пружину. Роз'єднаними залишаються і основний, і вторинний контур, що і забезпечує захист від к.з.

струмообмежувального селективність

У селективних автоматичних вимикачах реалізована струмообмежувального селективність. Вона забезпечується за рахунок конструктивних особливостей апарату: резистора опором 0,5 Ом і здатності пристрою швидко розмикати контакти в разі появи к.з. (Приблизно за 1 мс), що призводить до виникнення між ними дуги, яка також представляє собою опір. При цьому здійснюється резервна захист автоматичного вимикача з боку навантаження, що дозволяє мінімізувати вплив аварії на всю установку і мережі живлення.

Завдяки струмообмежувального селективності можна вибирати нижчий автоматичний вимикач з граничною відключає здатністю нижче, ніж очікуваний струм короткого замикання. «У разі аварії вищестоящий селективний апарат обмежить надструми введенням опору дуги в ланцюг к.з. Пристрій знизить протікає струм і допоможе нижчому модульному пристрою відключити пошкодження, - пояснює Павло Томашёв (АББ). - Таким чином, за рахунок додаткового струмообмеження вищого апарату серії S750DR відключає здатність нижчестоящого автоматичного вимикача збільшується ».

Мал. 3. Підтримка наступних за S 750 DR
автоматичних вимикачів при короткому замиканні

Як показано на рис. 3, незалежно від номінального струму апарата S 750 DR при короткому замиканні значно знижуються ток к.з. і питома пропускається енергія.

Інженери-проектувальники систем електропостачання вже встигли оцінити нову розробку. За словами фахівців, серія S750DR значно спрощує процес розробки технічної документації, так як відпадає необхідність у використанні таблиць селективності і спеціальних програм підбору обладнання. Зручна нова розробка і з точки зору експлуатації - апарат оснащений вбудованою блокувальною панеллю. Вона дозволяє фіксувати положення важеля управління, що виключає можливість доступу сторонніх осіб до управління пристроєм. Блокування не впливає на захисні властивості апарату: расцепитель спрацює і запобіжить неполадки в мережі, незважаючи на фіксацію важеля у включеному положенні.

Проектування селективної установки - завдання складне і трудомістка. Підходити до її виконання потрібно відповідально: будь-яка помилка чревата аваріями, які можуть спричинити за собою важкі наслідки для персоналу та обладнання. Саме тому селективність повинна забезпечуватися на різних рівнях. Сучасне обладнання дозволяє домогтися повної координації роботи електричних апаратів.

1 «Чистими» мережами називають мережі електропостачання комп'ютерів та іншої офісної техніки, чутливої до перепадів напруги.

2 Детальніше про різні технології забезпечення селективності в мережах електропостачання можна прочитати за посиланням .