Селективная характеристика автоматического выключателя

Селективность автоматических выключателей

Подписка на рассылку

• ВКонтакте
• Facebook
• ok
• Twitter
• YouTube
• Instagram
• Яндекс.Дзен
• TikTok

На стадии работ по проектированию новых электрических сетей или проведения реконструкции цепей, уже находящихся в работе, нужно соблюдать условия безопасной эксплуатации промышленного оборудования или бытовых электрических приборов. Задачи по сохранению работоспособности подключенного оборудования, да и электрических сетей в целом, решаются путем установки автоматических выключателей (АВ).

Подбор и монтаж устройств защиты необходимо осуществлять с соблюдением принципа избирательного отключения участков электрической сети, в которых возникла перегрузка или произошло короткое замыкание. Выборочное обесточивание участков сети происходит благодаря селективности защиты – согласованности характеристик последовательно установленных в цепи одного или нескольких автоматических выключателей. Селективная защита бывает:

При абсолютной селективности срабатывает только автоматический выключатель, подключенный к цепи в которой возникла аварийная ситуация. При селективной защите относительного типа происходит отключение выше расположенных по цепи автоматических выключателей, если по какой-либо причине не произошло обесточивание сети устройствами, установленными на аварийном участке цепи.

Селективность защиты обеспечивается:

— градацией устройств по номинальному току;

— благодаря установке автоматических выключателей с различными время токовыми характеристиками (ВТХ).

Селективность защиты по току достигается установкой автоматического выключателя с меньшим номинальным током со стороны нагрузки и большим со стороны подключения к силовой сети.

Селективность по время токовым характеристикам выполняется благодаря установке устройств с различной кратностью превышения фактического тока над номинальным. Например, со стороны питания ставится автомат с ВТХ класса «C», а со стороны нагрузки устройство с ВТХ класса «B».

Для того чтобы обеспечить максимальный уровень защиты бытовых приборов или технологического оборудования с помощью модульных автоматических выключателей (АВ), перед их приобретением и установкой необходимо выполнить расчет селективности автоматических выключателей по специальной формуле.

Чтобы оценить правильность подбора защитных устройств составляется карта селективности автоматических выключателей, представляющая собой сводный график время токовых характеристик установленных в цепи АВ. По горизонтальной оси указываются значения тока в кА, а по вертикальной оси время срабатывания в секундах.

После монтажа защитных устройств и подключения оборудования выполняется проверка селективности автоматических выключателей. Слаженность работы последовательно установленных устройств защиты проверяется попарно в общей зоне защиты по перегрузке и короткому замыканию. Селективность защиты считается достигнутой, если характеристики устройства со стороны подключенной нагрузки располагаются на карте селективности ниже и левее графика характеристик выключателя, смонтированного со стороны питания. Кроме того, графики характеристик устройств не должны пересекаться в зоне токов коротких замыканий.

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. 1 Очевидно, 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 зонный 2 . 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.

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.

Содержание

Принцип действия

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.

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

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Селективный автоматический выключатель

Селективные автоматические выключатели позволяют осуществить селективную защиту сетей путем установки автоматических выключателей с разными выдержками времени: наименьшей у потребителя и ступенчато возрастающей к источнику питания. [1]

Нормальные и селективные автоматические выключатели токоограни-чивающим действием не обладают. [2]

У селективных автоматических выключателей с катушками максимальных расцепителей на номинальный ток до 250 А коммутационная способность ограничивается их термической устойчивостью: у расцепителей 120 А — 27 10е А. Термическая устойчивость остальных расцепителей находится в пределах их коммутационной способности. [3]

Дистанционное отключение селективных автоматических выключателей может осуществляться только независимым расцепителем, поэтому минимальная защита у этих выключателей отсутствует. [4]

Магистральная линия от распределительного щита до силового пункта защищена селективным автоматическим выключателем типа АВ-4НВдо500в и 400 а. Линии от силового пункта к электродвигателям защищены установленными в закрытом шкафу автоматическими выключателями типа А3124 на 500 в и 100 а с комбинированными расцепителями. [5]

Однако выполнить это условие часто бывает невозможно, так как у селективных автоматических выключателей , снабженных трехступенчатой токовой защитой, уставка тока срабатывания первой ступени не регулируется. [7]

В [2.11] предложена система для измерения сил и перемещений элементов контактного узла с компенсатором электродинамического отброса для селективного автоматического выключателя А4100 с номинальным током 200 А. Установлено, что усилия, развиваемые компенсаторами электродинамического отброса контактов, составляют 710 — 930 Н при токах 35 — 40 кА; перемещения подвижного контакта при этом не превышали 2 мм. [8]

Для осуществления избирательной защиты как в зоне коротких замыканий, так и в зоне перегрузок имеются серии селективных автоматических выключателей в исполнениях: закрытом в пластмассовый кожух и в открытом. Эти серии выключателей снабжаются замедлителями, обеспечивающими выдержку времени при срабатывании от расцепителя перегрузок или коротких замыканий. [9]

Селективные выключатели снабжаются полупроводниковым, настраиваемым в условиях эксплуатации расцепителем серии РП, обеспечивающим двухступенчатую токовую защиту. Расцепитель селективного автоматического выключателя А3790С содержит все три ступени токовой защиты. При токах более 20 кА он отключается без выдержек времени. Защитные характеристики полупроводникового расцепителя выключателя А3700 показаны на рис. 11.3. Устройство защиты допускает регулировку номинального тока расцепителя / рц. [11]

Расцепитель максимального тока 10 состоит из катушки и якоря, удерживаемого пружиной и соединенного с часовым механизмом, на шкале которого имеются метки О, Мин и Макс. При установке часового механизма на метку О отключение автоматическим выключателем токов короткого замыкания и перегрузки происходит мгновенно. Селективные автоматические выключатели отключаются с заданной выдержкой времени, осуществляемой механическим замедлителем расцепления. Требуемая выдержка времени устанавливается перемещением специального винта, расположенного на часовом механизме. [13]

Расцепитель максимального тока 10 -состоит из катушки и якоря, удерживаемого пружиной и соединенного с часовым механизмом, на шкале которого имеются метки О, Мин и Макс. При установке часового механизма на метку О отключение автоматическим выключателем токов короткого замыкания и перегрузки происходит мгновенно. Селективные автоматические выключатели отключаются с заданной выдержкой времени, осуществляемой механическим замедлителем расцепления. Требуемую выдержку времени устанавливают перемещением специального винта, расположенного на часовом механизме. [14]

На присоединениях щита постоянного тока устанавливается аппаратура, обеспечивающая оперативные и неоперативные коммутационные операции и защиту отходящих кабелей. Аппаратура выбирается по рабочему току ( для длительных нагрузок), напряжению, динамической стойкости и защитным характеристикам. В цепях АБ, зарядно-подзарядных агрегатов, питания электромагнитов масляных выключателей и шинок управления устанавливаются селективные автоматические выключатели или предохранители. Селективность работы обеспечивается разными уставками срабатывания, которые на питающих линиях больше, на отходящих — меньше. Учитывая особую ответственность приемников, подключенных к шинам постоянного тока, питание их следует выполнять с повышенной надежностью. Для этой цели предусматривается питание по двум кабелям от разных систем шин. [15]