Čo je selektivita ističov + princípy výpočtu selektivity

Selektivita ističov je kľúčovým momentom pri zabezpečení spoľahlivej činnosti elektrického obvodu. Táto funkcia prispieva k predchádzaniu havarijných situácií, zvyšuje bezpečnosť na vyššiu úroveň.

V prípade preťaženia vedenia, skratu sa aktivuje ochrana iba poškodeného vedenia, zvyšná časť elektroinštalácie zostáva v prevádzke. Prečo sa to deje, podrobne rozoberieme v tomto článku, pozrieme sa na základné úlohy selektívnej ochrany, schémy zapojenia a ich špecifiká.

Tiež sa budeme venovať výpočtu selektivity a pravidlám tvorby mapy, pričom materiál doplníme názornými schémami, tabuľkami a fotografiami. A článok doplníme podrobnými vysvetleniami vo videách.

Význam a základné úlohy selektívnej ochrany

Bezpečná prevádzka a stabilná činnosť elektroinštalácií — to sú úlohy, ktoré sú zverené selektívnej ochrane. Okamžite vypočíta a odpojí poškodenú zónu bez prerušenia dodávky elektriny do nepoškodených častí. Selektivita znižuje zaťaženie inštalácie, zmierňuje následky skratu.

Pri dobre zladenej činnosti ističov sú maximálne uspokojené požiadavky týkajúce sa zabezpečenia neprerušovaného napájania elektrickou energiou a v dôsledku toho aj technologického procesu.

Keď je automatické zariadenie vykonávajúce rozpojenie v dôsledku skratu nefunkčné, vďaka selektivite dostanú spotrebitelia normálne napájanie.

Pravidlo, ktoré hovorí, že veľkosť prúdu prechádzajúceho cez všetky distribučné ističe inštalované za vstupným ističom je menšia ako menovitý prúd tohto ističa, je základom selektívnej ochrany.

V súčte môžu byť tieto menovité hodnoty aj vyššie, ale každá jednotlivá musí byť aspoň o jeden krok nižšia ako vstupná. Takže, ak je na vstupe inštalovaný 50-ampérový istič, potom za ním nasleduje istič s menovitým prúdom 40 A.

Automatický istič pozostáva z nasledujúcich prvkov: páky (1), skrutkových svoriek (2), pohyblivého a pevného kontaktu (3, 4), bimetalového pásika (5), nastavovacej skrutky (6), solenoidu (7), hasiacej mriežky (8), západky (9)

Pomocou páky sa zapína aj vypína prívod prúdu na svorky. K svorkám sa privádzajú a fixujú kontakty. Pohyblivý kontakt s pružinou slúži na rýchle rozpojenie a spojenie obvodu s ním je realizované cez pevný kontakt.

Vypínanie v prípade prekročenia prahovej hodnoty prúdu nastáva v dôsledku zahrievania a ohybu bimetalového pásika, ako aj solenoidu.

Vypínacie prúdy sa nastavujú pomocou nastavovacej skrutky. S cieľom zabrániť vzniku elektrického oblúka pri rozopínaní kontaktov je do obvodu zavedený prvok, akým je hasiaca mriežka. Na fixáciu tela ističa slúži západka.

Selektívnosť ako vlastnosť reléovej ochrany je schopnosť detekovať poruchový uzol systému a oddeliť ho od prevádzkovej časti elektroenergetickej sústavy.

Tu je uvedená schéma rozvádzača, ktorá názorne ukazuje, ako sa rozdeľuje zaťaženie v byte. Pred inštaláciou ističa je potrebné vykonať výpočet celkového výkonu zariadení, ktoré budú k nemu pripojené.

Selektívnosť ističov je ich vlastnosť pracovať postupne. Ak je tento princíp porušený, budú sa prehrievať tak ističe, ako aj elektrické vedenie.

V dôsledku toho môže dôjsť ku skratu na vedení, prepáleniu tavných kontaktov a izolácie. To všetko povedie k poruche elektrických spotrebičov a k požiaru.

Predpokladajme, že na dlhom elektrickom vedení vznikla havarijná situácia. Podľa hlavného pravidla selektívnosti najskôr zareaguje istič najbližšie k miestu poruchy.

Ak v bežnom byte dôjde k skratu v zásuvke, na rozvádzači by mala zareagovať ochrana vedenia, ktorého súčasťou je táto zásuvka. Ak sa tak nestane, prichádza na rad istič pre rozvádzač a až potom hlavný istič.

Absolútna a relatívna selektivita ochrany

Pojem selektívnosť je definovaný GOST IEC 60947-1-2014. Rozlišujú sa dva typy selektívnosti – absolútna a relatívna. Ak je činnosť ochrany koordinovaná tak, že zareaguje výlučne v rámci chránenej zóny, ide o jej absolútnu selektívnosť.

Za týchto okolností sa maximálny selektívny prúd stáva rovnakým ako maximálna vypínacia schopnosť nižšie umiestneného ističa.

Reakcia v podobe záložnej ochrany, keď nedošlo k vypnutiu na problémovom úseku, sa nazýva relatívne selektívna ochrana. Pritom dôjde k vypnutiu vyššie umiestnených ističov.

V prípade prekročenia nastavenej hodnoty prúdu ističa, t. j. pri absencii veľkých preťažení, selektívna ochrana funguje prakticky bezchybne. Oveľa ťažšie je to dosiahnuť pri skratoch.

Údaje o vyrábaných výrobkoch podniku sa umiestňujú na tele prístroja a na svojich webových stránkach. Dôležité je správne čítať označovanie automatov – zoskupenia vypínačov sa vytvárajú len podľa tabuliek jedného konkrétneho výrobcu. Treba brať do úvahy, že skupiny usporiadané podľa relatívneho princípu majú veľký počet funkcií.

Úlohu zjednodušujú tabuľky selektivity, ktoré výrobcovia prikladajú k svojim výrobkom. Ich aplikáciou sa vytvárajú skupiny so selektivitou vypínania.

Písmeno «T» v tabuľke označuje úplnú selektivitu páru prístrojov a číslo čiastočnú. Keď je očakávaná hraničná hodnota skratového prúdu menšia ako číslo uvedené v tabuľke, selektivita bude zabezpečená.

Na kontrolu selektivity medzi nadradeným a podradeným automatom sa nájde priesečník vertikály a horizontály. Zabezpečenie selektivity je veľmi dôležitou úlohou pri napájaní spotrebičov patriacich do osobitnej kategórie.

Pri jej absencii môže dôjsť k zastaveniu výrobného procesu, poškodeniu vedení, vypnutiu systémov klimatizácie, odvodu dymu a ďalších.

Druhy selektívnych schém zapojenia

Okrem absolútnej a relatívnej selektivity existuje ešte 7 druhov selektívnej ochrany:

• zónová;
• časoprúdová;
• energetická;
• časová;
• úplná;
• čiastočná;
• prúdová.

Na zabezpečenie požadovanej selektivity automatickej ochrany elektrickej siete s automatickými vypínačmi sa používajú rôzne metódy. Ale v každom prípade je dôležité správne nainštalovať vypínač podľa zvolenej schémy a pravidiel montáže.

Druh #1 — úplná a čiastočná ochrana

Úplná ochrana znamená, že ak je dvojica automatov zapojená sériovo, vznik nadprúdov spôsobí vypnutie toho, ktorý je umiestnený v blízkosti miesta poruchy.

Čiastočná ochrana funguje na rovnakom princípe ako úplná, ale až potom, čo prúd dosiahne stanovenú prahovú hodnotu.

Selektivita vypínania zabezpečovaná automatmi (A a B) spočíva v tom, že skrat, na ktoromkoľvek mieste elektrickej inštalácie vznikne, bude odpojený najbližším vypínačom nachádzajúcim sa nad týmto bodom. Ostatné zariadenia sa nevypnú.

Ak je selektivita zabezpečená do menšej z hodnôt prúdu dvoch AV, je dôvod hovoriť o úplnej selektivite medzi nimi. V tomto prípade bude hraničná hodnota predpokladaného skratového prúdu inštalácie za akýchkoľvek okolností rovnaká alebo menšia ako hodnota prúdu dvoch AV.

Druh #2 — prúdový typ selektivity

Pre prúdovú selektivitu je hlavným ukazovateľom medzná prúdová hodnota. Od objektu po vstup sa hodnoty zoraďujú vzostupne. Činnosť tejto selektivity ochrán je založená na rovnakom základe ako časová selektivita.

Rozdiel je len v tom, že oneskorenie sa nastavuje podľa hodnoty prúdu – s priblížením miesta skratu k vstupu rastú hodnoty skratového prúdu. Časový ukazovateľ vypnutia môže byť rovnaký.

Poškodenú oblasť v dôsledku skratu určujú pomocou nastavenej hodnoty vypnutia na rôzne veľkosti prúdu. Úplná selektivita môže byť len v podmienkach, kde je skratový prúd nízky a v medzipriestore medzi dvomi ističmi je zariadenie s nezanedbateľným elektrickým odporom. V takejto situácii sa skratové prúdy budú výrazne líšiť.

Tento typ selektivity sa používa najmä v koncových rozvádzačoch. Tu sa kombinuje menovitý prúd malej hodnoty a skratový prúd s veľkým celkovým odporom pripojovacích káblov.

Táto možnosť selektivity je ekonomická, jednoduchá a okamžite pôsobiaca. Napriek tomu uvedená selektivita môže byť často čiastočná, pretože najväčší prúd je spravidla malý.

Na fotografii je prúdová selektivita s použitím ističov. Pri tomto type selektivity dochádza k posunu na osi prúdu prúdových charakteristík ističov umiestnených za sebou.

Keď sú hodnoty Isd1 a Isd2 rovnaké alebo veľmi blízke, potom Is – maximálny prúd selektivity sa rovná Isd2. Ak sa tieto hodnoty výrazne líšia, Is = Isd1.

Podmienkou zabezpečenia selektivity podľa prúdu je dodržanie nerovností: Ir1/Ir2 > 2 a Isd1/Isd2 > 2. V tomto prípade je maximum selektivity Is = Isd1.

Medzi nevýhody patrí rýchly nárast úrovne nastavení ochrany pred prúdmi vysokej úrovne. Nie je možné rýchlo odpojiť poškodený obvod, ak je jeden z ističov chybný.

Pri výpočte nastavení ochrany podľa prúdu je potrebné brať do úvahy skutočné prúdy pretekajúce cez ističe pracujúce v automatickom režime.

Druh #3 — časový a časoprúdový variant

Keď je v obvode niekoľko ističov s rovnakými prúdovými charakteristikami, ale s rôznym časovým oneskorením, pri vzniku poruchy sa navzájom poistia. Ten, ktorý je v bezprostrednej blízkosti miesta poruchy, zareaguje okamžite, ďalší po určitom čase atď.

V tejto dvojúrovňovej schéme má istič «A» také časové oneskorenie, ktoré zabezpečuje úplnú selektivitu s charakteristikami ističa «B».

V prípade časovo-prúdovej selektivity ochranné prístroje reagujú nielen na prúd, ale aj na trvanie reakcie. Pri určitej hodnote prúdu po určitom čase oneskorenia zareaguje ochrana, ktorej vzdialenosť od miesta skratu je menšia. Neodpojí sa nepoškodená časť zariadenia.

Na fotografii je graf časovej selektivity s použitím ističov. Časovo-prúdové charakteristiky ističov B a A sa nepretínajú. Sú usporiadané stupňovito.

Kombinácia prúdovej a časovej selektivity zvyšuje účinnosť odpojenia. Keď Isc B < Irm A, selektivita je úplná, spustenie nastáva okamžite. Istič umiestnený vyššie je vybavený dvomi nastaveniami: Im A a Ii A. Prvé je selektívne prúdové odseknutie, druhé je okamžité spustenie.

Druh #4 — energetická selektivita ističov

Pri energetickej selektivite sa odpojenia uskutočňujú vnútri telesa ističa. Trvanie procesu je také malé, že skratový prúd sa nestihne priblížiť k svojej limitnej hodnote.

Časovo-prúdový ochranný systém sa považuje za zložitý. Je v ňom zapojená nielen reakcia na prúd, ale aj čas, počas ktorého k tomu dochádza.

So zvyšovaním prúdu u ističa klesá hodnota času spustenia. Základom tohto typu selektivity je nastavenie ochrany takým spôsobom, že zo strany chráneného objektu zareaguje rýchlejšie pri všetkých prahových hodnotách prúdu v porovnaní s ističom na vstupe.

Druh #5 — zonálna schéma ochrany

Zónový spôsob je zložitý a nie lacný, preto sa používa najmä v priemysle. Hneď ako prahové hodnoty prúdu dosiahnu maximum, do riadiaceho centra prichádzajú údaje a vybraný istič sa spustí. Elektrická sieť s týmto typom selektivity zahŕňa špeciálne elektronické spúšťače.

Keď sa zistí porucha, od ističa umiestneného nižšie prichádza signál k zariadeniu umiestnenému vyššie. Prvý istič by mal zareagovať do jednej sekundy. Ak nezareagoval, spustí sa druhý.

Pri porovnaní tohto typu selektivity s časovou selektivitou je možné vidieť, že čas spustenia je v tomto prípade oveľa nižší — niekedy predstavuje stovky milisekúnd. Znižuje sa tak percento zásahu do systému, ako aj percento jeho poškodenia. Zmenšujú sa tepelné a dynamické vplyvy na časti zariadenia. Zvyšuje sa počet úrovní selektivity.

Keď prúdy pretekajúce cez ochranné zariadenia dosiahnu väčšiu hodnotu ako na vlastných nastaveniach, blokovací signál je prenášaný každým ističom na ochranu vyššej úrovne.

V prípade zónovej selektivity sa spustí ochrana nachádzajúca sa na strane zdroja napájania, ak za východiskový bod považujeme miesto skratu. Do okamihu spustenia ističa sa vykonáva kontrola, aby ochranné zariadenie na zaťaženej strane nevyslalo podobný signál.

Takáto selektivita však vyžaduje prítomnosť dodatočného zdroja napájania. Preto je racionálne použitie tohto typu selektivity – systémy s vysokými parametrami skratového prúdu a prúdom značnej veľkosti. Takými sú spínacie a rozvodné prístroje nachádzajúce sa na strane zaťaženia generátorov, transformátorov.

Výpočet selektivity ističov

Kvalifikovaný výber ističa a správne nastavenie – základný princíp dodržiavania selektivity automatických ističov. Selektivita pre istič umiestnený v blízkosti zdroja zaručuje splnenie požiadavky: Ic.o.posled ≥ Kn.o.· I k.pred.

Tu Ic.o posled. je taká hodnota prúdu, po ktorej nasleduje aktivácia ochrany. I k.pred. je skratový prúd v koncovom bode zóny, na ktorú sa vzťahuje pôsobenie ističa umiestneného ďaleko od zdroja energie. Kn.o. je koeficient spoľahlivosti. Jeho hodnota závisí od rozptylu parametrov.

Menovitú hodnotu ističa pre obvod nevyberajú len výpočtom, ale aj pomocou takejto tabuľky, pričom sa riadia prierezom káblov v schéme.

Vzťah tc.o.posled ≥ tk.pred. + ∆t demonštruje selektivitu v prípade nastavenia ističa podľa času. tc.o.posled a tk.pred. sú časové intervaly aktivácie ističov nachádzajúcich sa vo veľkej vzdialenosti od zdroja napájania a umiestnených v blízkosti. ∆t je parameter, ktorý sa preberá z katalógu a označuje časový stupeň selektivity.

Mapa selektivity a pravidlá jej tvorby

Časovo-prúdové charakteristiky všetkých zariadení zapojených v schéme elektrickej siete sa zobrazujú na mape selektivity. Cieľom jej zostavenia je maximálne zabezpečenie ochrany ističov. Základom ochrany ističov je princíp, podľa ktorého sa ističe zapájajú jeden za druhým striktne sériovo.

Existuje niekoľko pravidiel, ktoré sú povinné pri vytváraní mapy selektivity:

1. Inštalácie musia mať jeden zdroj napätia.
2. Všetky dôležité výpočtové body musia byť dobre viditeľné. S ohľadom na túto požiadavku je potrebné zvoliť mierku.
3. Na mape sa uvádzajú ochranné vlastnosti, minimálne a maximálne parametre skratu v bodoch sústavy.

Často sa normy projektovania porušujú a mapy selektivity v projektoch chýbajú. To môže viesť k prerušeniam dodávky elektriny spotrebiteľom.

Na mapu sa nanášajú charakteristiky ističov zapojených sériovo jeden za druhým. Samotná schéma sa zostavuje v osiach

Mapa poskytuje úplný obraz o koordinácii nastavení. Umožňuje porovnať činnosť ističov podľa takej charakteristiky, ako je selektivita.

Časovo-prúdové varianty osí sú základom nielen pre tvorbu selektívnych charakteristík pre prúdovú ochranu vo forme automatických ističov, ale aj pre jej iné typy: poistky, relé. Zvyčajne jedna charakteristika obsahuje parametre 2–3 ističov. Na osi x sa uvádza hodnota prúdu v kA a na osi y – čas v sekundách.

Závery a užitočné video k téme

Poruchy pri prevádzke automatických ističov a ich odstránenie:

Vykreslenie mapy selektivity pomocou špeciálneho programu:

Spoľahlivé a bezpečné používanie elektrického vedenia nie je možné bez zohľadnenia selektivity ističov. Pri znalosti hlavných aspektov tvorby selektívnej ochrany je možné kvalifikovane vykonať výber zariadení pre svoj technický projekt.

Venujete sa profesionálne elektroinštalačným prácam a chceli by ste doplniť vyššie uvedený materiál? Alebo ste si všimli nezrovnalosť či chybu v tomto článku? Alebo by ste chceli položiť otázku našim odborníkom? Napíšte, prosím, svoje komentáre do bloku nižšie.