Ποια είναι η επιλεκτικότητα της προστασίας στις ηλεκτρολογικές εγκαταστάσεις

Κατά τη λειτουργία και το σχεδιασμό ενός ηλεκτρικού κυκλώματος, δίνεται πάντα προσοχή σε θέματα ασφαλούς χρήσης του. Για το σκοπό αυτό, όλες οι ηλεκτρικές συσκευές προστατεύονται με ειδικές συσκευές που επιλέγονται και τοποθετούνται αυστηρά σύμφωνα με μια ορισμένη ιεραρχική σχέση.

Για παράδειγμα, όταν ένα κινητό τηλέφωνο φορτίζεται, η ροή του ελέγχεται από την προστασία που είναι ενσωματωμένη στην μπαταρία. Κόβει το ρεύμα φόρτισης στο τέλος της συσσώρευσης χωρητικότητας. Όταν συμβεί βραχυκύκλωμα στο εσωτερικό της μπαταρίας, η ασφάλεια που είναι τοποθετημένη στον φορτιστή φυσά και αποσυνδέει το κύκλωμα.

Εάν για κάποιο λόγο αυτό δεν συμβεί, τότε η βλάβη στην πρίζα ελέγχεται από τον διακόπτη κυκλώματος στον πίνακα του διαμερίσματος και η λειτουργία του είναι ασφαλισμένη από το κύριο μηχάνημα. Αυτή η σειρά εναλλακτικών ενεργειών άμυνας μπορεί να εξεταστεί περαιτέρω.

Τα μοντέλα του καθορίζονται από την αρχή της επιλεκτικότητας, η οποία ονομάζεται επίσης επιλεκτικότητα, δίνοντας έμφαση στη λειτουργία επιλογής ή προσδιορισμού της θέσης του σφάλματος που πρέπει να απενεργοποιηθεί.

Τύποι επιλεκτικότητας

Οι μέθοδοι επιλεκτικότητας ηλεκτρικής προστασίας διαμορφώνονται κατά τη δημιουργία του έργου και διατηρούνται κατά τη λειτουργία με τέτοιο τρόπο ώστε να αναγνωρίζεται έγκαιρα ο τόπος εμφάνισης δυσλειτουργίας στον ηλεκτρικό εξοπλισμό και να διαχωρίζεται από το κύκλωμα εργασίας με τις μικρότερες απώλειες για αυτό.

Σε αυτή την περίπτωση, η περιοχή κάλυψης προστασίας χωρίζεται ανάλογα με την επιλεκτικότητα σε:

1. απόλυτη;

2. συγγενής.

Ο πρώτος τύπος προστασίας ελέγχει πλήρως την περιοχή εργασίας και επιδιορθώνει τις ζημιές μόνο σε αυτήν. Σε αυτό το μοντέλο λειτουργούν οι ενσωματωμένες ηλεκτρικές συσκευές. διακόπτες κυκλώματος.

Οι συσκευές που κατασκευάζονται σε σχετική βάση εκτελούν περισσότερες λειτουργίες. Εξαιρούν ρήγματα στη ζώνη τους και γειτονικά, αλλά όταν δεν έχουν λειτουργήσει σε αυτά ασφάλειες απόλυτου τύπου.

Η καλά συντονισμένη προστασία ορίζει:

1. τοποθεσία και είδος της ζημιάς.

2. η διαφορά μεταξύ μιας μη φυσιολογικής αλλά επιτρεπόμενης λειτουργίας από μια κατάσταση που μπορεί να προκαλέσει πολύ σοβαρή βλάβη στον εξοπλισμό μιας ηλεκτρικής εγκατάστασης στην ελεγχόμενη περιοχή.

Οι συσκευές που έχουν ρυθμιστεί μόνο στην πρώτη ενέργεια συνήθως λειτουργούν σε μη κρίσιμα δίκτυα έως 1000 βολτ. Για ηλεκτρικές εγκαταστάσεις υψηλής τάσης προσπαθήστε να εφαρμόσετε και τις δύο αρχές. Για το σκοπό αυτό, περιλαμβάνονται στην προστασία:

• συστήματα αποκλεισμού·

• συσκευές μέτρησης ακριβείας.

• συστήματα ανταλλαγής πληροφοριών·

• ειδικούς λογικούς αλγόριθμους.

Προστασία έναντι υπερέντασης που υπερβαίνει το ονομαστικό φορτίο για οποιονδήποτε λόγο παρέχεται μεταξύ δύο διακοπτών κυκλώματος συνδεδεμένων σε σειρά.Σε αυτήν την περίπτωση, ο διακόπτης που βρίσκεται πιο κοντά στον χρήστη με σφάλμα πρέπει να απενεργοποιήσει τη βλάβη ανοίγοντας τις επαφές του και ο απομακρυσμένος πρέπει να συνεχίσει να παρέχει τάση στο τμήμα του.

Σε αυτή την περίπτωση, εξετάζονται δύο τύποι επιλεκτικότητας:

1. ολοκληρωθεί?

2. μερικός.

Εάν η προστασία που βρίσκεται πλησιέστερα στο σφάλμα μπορεί να εξαλείψει πλήρως το σφάλμα σε ολόκληρο το εύρος ρύθμισης χωρίς να ενεργοποιήσει τον τηλεχειριστήριο, τότε θεωρείται ολοκληρωμένη.

Η μερική επιλεκτικότητα είναι εγγενής στις προστασίες μικρής απόστασης που έχουν ρυθμιστεί να λειτουργούν μέχρι κάποια περιοριστική επιλεκτικότητα είναι. Σε περίπτωση υπέρβασης, τότε τίθεται σε λειτουργία ο διακόπτης τηλεχειρισμού.

Ζώνες υπερφόρτωσης και βραχυκυκλώματος σε επιλεκτικές προστασίες

Ορισμένα τρέχοντα όρια για λειτουργία αυτόματοι διακόπτες ασφαλείας, χωρίζονται σε δύο ομάδες:

1. Λειτουργία υπερφόρτωσης.

2. περιοχή βραχυκυκλώματος.

Για ευκολία εξήγησης, αυτή η αρχή ισχύει για τα τρέχοντα χαρακτηριστικά των αυτόματων διακοπτών.

Ρυθμίζονται να λειτουργούν στη ζώνη υπερφόρτωσης με ονομαστικά ρεύματα έως 8 ÷ 10 φορές.

Σε αυτόν τον τομέα λειτουργούν κυρίως οι θερμικές ή θερμομαγνητικές προστατευτικές απελευθερώσεις. Τα ρεύματα βραχυκυκλώματος πολύ σπάνια πέφτουν σε αυτή τη ζώνη.

Η ζώνη εμφάνισης βραχυκυκλώματος συνήθως συνοδεύεται από ρεύματα που υπερβαίνουν το ονομαστικό φορτίο των διακοπτών κατά 8 ÷ 10 φορές και χαρακτηρίζονται από σοβαρή βλάβη στο ηλεκτρικό κύκλωμα.

Για την απενεργοποίησή τους, χρησιμοποιούνται ηλεκτρομαγνητικές ή ηλεκτρονικές απελευθερώσεις.

Μέθοδοι δημιουργίας επιλεκτικότητας

Για το εύρος υπερέντασης, δημιουργούνται προστασίες που λειτουργούν με βάση την αρχή της επιλεκτικότητας του χρονικού ρεύματος.

Η ζώνη βραχυκυκλώματος σχηματίζεται με βάση:

1. ρεύμα?

2. προσωρινή?

3. ενέργεια?

4. επιλεκτικότητα περιοχής.

Η επιλεκτικότητα χρόνου δημιουργείται επιλέγοντας διαφορετικές χρονικές καθυστερήσεις για την προστατευτική λειτουργία. Αυτή η μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί ακόμη και σε συσκευές με την ίδια τρέχουσα ρύθμιση αλλά διαφορετικό χρονισμό όπως φαίνεται στην εικόνα.

Για παράδειγμα, η προστασία Νο. 1 πιο κοντά στον εξοπλισμό έχει ρυθμιστεί να λειτουργεί σε περίπτωση βραχυκυκλώματος με χρόνο κοντά στα 0,02 s και η λειτουργία της παρέχεται από το πιο απομακρυσμένο Νο. 2 με ρύθμιση 0,5 s.

Η πιο απομακρυσμένη προστασία με χρόνο απενεργοποίησης ενός δευτερολέπτου υποστηρίζει τη λειτουργία των προηγούμενων συσκευών σε περίπτωση πιθανής βλάβης.

Ρυθμιζόμενη επιλεκτικότητα ρεύματος για λειτουργία σε περίπτωση υπέρβασης των επιτρεπόμενων φορτίων. Χονδρικά αυτή η αρχή μπορεί να εξηγηθεί με το ακόλουθο παράδειγμα.

Τρεις σειρές προστασίες παρακολουθούν το ρεύμα βραχυκυκλώματος και έχουν ρυθμιστεί να λειτουργούν με χρόνο 0,02 s, αλλά με διαφορετικές ρυθμίσεις ρεύματος 10, 15 και 20 αμπέρ. Επομένως, ο εξοπλισμός θα αποσυνδεθεί πρώτα από την προστατευτική διάταξη Νο. 1 και τα Νο. 2 και Νο. 3 θα τον ασφαλίσουν επιλεκτικά.

Η πραγματοποίηση της επιλεκτικότητας χρόνου ή ρεύματος στην πιο καθαρή της μορφή απαιτεί τη χρήση ευαίσθητων αισθητήρων ρεύματος και χρόνου ή ρελέ. Σε αυτή την περίπτωση, δημιουργείται ένα αρκετά περίπλοκο ηλεκτρικό κύκλωμα, το οποίο στην πράξη συνήθως συνδυάζει και τις δύο εξεταζόμενες αρχές και δεν εφαρμόζεται στην καθαρή του μορφή.

Επιλεκτικότητα προστασίας χρόνου

Για την προστασία των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων με τάση έως 1000 βολτ, χρησιμοποιούνται αυτόματοι διακόπτες, οι οποίοι έχουν συνδυασμένο χαρακτηριστικό χρόνου-ρεύματος.Ας εξετάσουμε αυτήν την αρχή χρησιμοποιώντας το παράδειγμα δύο μηχανών που συνδέονται σε σειρά που βρίσκονται στα άκρα της γραμμής στην πλευρά του φορτίου και της τροφοδοσίας.

Η επιλεκτικότητα χρόνου καθορίζει τον τρόπο λειτουργίας του διακόπτη κυκλώματος όταν βρίσκεται κοντά στον καταναλωτή και όχι στο άκρο της γεννήτριας.

Το αριστερό γράφημα δείχνει την περίπτωση του μεγαλύτερου χρόνου ενεργοποίησης της άνω καμπύλης προστασίας στην πλευρά του φορτίου και το δεξιό δείχνει τον μικρότερο χρόνο λειτουργίας του διακόπτη κυκλώματος στο άκρο τροφοδοσίας. Αυτό επιτρέπει μια πιο λεπτομερή ανάλυση της εκδήλωσης της επιλεκτικότητας των προστασιών.

Ο διακόπτης «Β» που βρίσκεται πιο κοντά στον παρεχόμενο εξοπλισμό, λόγω της χρήσης της επιλεκτικότητας του χρονικού ρεύματος, λειτουργεί νωρίτερα και πιο γρήγορα και ο διακόπτης «Α» τον συγκρατεί σε περίπτωση βλάβης.

Τρέχουσα επιλεκτικότητα προστασίας

Σε αυτή τη μέθοδο, η επιλεκτικότητα μπορεί να διαμορφωθεί με τη δημιουργία μιας συγκεκριμένης διαμόρφωσης δικτύου, για παράδειγμα που περιλαμβάνεται στο κύκλωμα ενός καλωδίου ή εναέριας γραμμής ισχύος, το οποίο έχει ηλεκτρική αντίσταση. Σε αυτή την περίπτωση, η τιμή του ρεύματος βραχυκυκλώματος μεταξύ της γεννήτριας και του καταναλωτή εξαρτάται από τη θέση του σφάλματος.

Στο άκρο ισχύος του καλωδίου θα έχει μέγιστη τιμή ας πούμε 3 kA και στο αντίθετο άκρο ελάχιστη τιμή ας πούμε 1 kA.

Σε περίπτωση βραχυκυκλώματος κοντά στον διακόπτη Α, η προστασία του άκρου Β (I kz1kA) δεν πρέπει να λειτουργεί, τότε θα πρέπει να αφαιρέσει την τάση από τον εξοπλισμό. Για τη σωστή λειτουργία των προστατευτικών, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη το μέγεθος των πραγματικών ρευμάτων που διέρχονται από τους διακόπτες σε κατάσταση έκτακτης ανάγκης.

Θα πρέπει να γίνει κατανοητό ότι για να εξασφαλιστεί η πλήρης επιλεκτικότητα με αυτή τη μέθοδο, είναι απαραίτητο να υπάρχει μεγάλη αντίσταση μεταξύ των δύο διακοπτών, η οποία μπορεί να σχηματιστεί λόγω:

• εκτεταμένη γραμμή ρεύματος?

• τοποθέτηση περιέλιξης μετασχηματιστή.

• ένταξη στο σπάσιμο του καλωδίου με μειωμένη διατομή ή με άλλους τρόπους.

Επομένως, με αυτή τη μέθοδο, η επιλεκτικότητα είναι συχνά μερική.

Χρονική επιλεκτικότητα προστασίας

Αυτή η μέθοδος επιλεκτικότητας συνήθως συμπληρώνει την προηγούμενη μέθοδο, λαμβάνοντας υπόψη τους χρόνους:

• προσδιορισμός από την προστασία του τόπου και την έναρξη της ανάπτυξης του ρήγματος.

• ενεργοποίηση κατά τον τερματισμό λειτουργίας.

Ο σχηματισμός του αλγορίθμου της προστατευτικής λειτουργίας πραγματοποιείται λόγω της σταδιακής σύγκλισης των ρυθμίσεων ρεύματος και του χρόνου που τα ρεύματα βραχυκυκλώματος μετακινούνται στην πηγή ισχύος.

Η επιλεκτικότητα χρόνου μπορεί να δημιουργηθεί από μηχανήματα με τις ίδιες ονομασίες ρεύματος όταν έχουν τη δυνατότητα να προσαρμόσουν την καθυστέρηση απόκρισης.

Με αυτή τη μέθοδο προστασίας του διακόπτη Β, το σφάλμα απενεργοποιείται και ο διακόπτης Α — ελέγχουν όλη τη διαδικασία και είναι έτοιμος για λειτουργία. Εάν κατά τη διάρκεια του χρόνου που προβλέπεται για τη λειτουργία των προστατευτικών Β δεν εξαλειφθεί το βραχυκύκλωμα, η βλάβη εξαλείφεται με τη δράση των προστασιών στην πλευρά Α.

Ενεργειακή επιλεκτικότητα προστασίας

Η μέθοδος βασίζεται στη χρήση ειδικών νέων τύπων διακόπτες κυκλώματος, κατασκευασμένων σε χυτή θήκη και ικανών να λειτουργούν όσο το δυνατόν γρηγορότερα όταν τα ρεύματα βραχυκυκλώματος δεν έχουν καν προλάβει να φτάσουν τις μέγιστες τιμές τους.

Τα αυτόματα ρυθμού αυτού του είδους λειτουργούν για μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου ενώ τα παροδικά απεριοδικά στοιχεία είναι ακόμα ενεργά.Κάτω από τέτοιες συνθήκες, λόγω της υψηλής δυναμικής της ροής των φορτίων, είναι δύσκολο να συντονιστούν τα πραγματικά λειτουργικά χαρακτηριστικά χρόνου-ρεύματος των προστατευτικών.

Ο τελικός χρήστης έχει ελάχιστο ή καθόλου ίχνος των χαρακτηριστικών ενεργειακής επιλεκτικότητας. Παρέχονται από τον κατασκευαστή με τη μορφή γραφημάτων, προγραμμάτων υπολογισμού, πινάκων.

Αυτή η μέθοδος πρέπει να λαμβάνει υπόψη τις ειδικές συνθήκες λειτουργίας για θερμομαγνητικές και ηλεκτρονικές εκλύσεις από την πλευρά της παροχής.

Επιλεκτικότητα ζώνης της άμυνας

Αυτός ο τύπος επιλεκτικότητας είναι ένας τύπος χρονικού χαρακτηριστικού. Για τη λειτουργία του, χρησιμοποιούνται συσκευές μέτρησης ρεύματος σε κάθε πλευρά, μεταξύ των οποίων ανταλλάσσονται συνεχώς πληροφορίες και συγκρίνονται τα διανύσματα ρεύματος.

Η επιλεκτικότητα ζώνης μπορεί να διαμορφωθεί με δύο τρόπους:

1. Τα σήματα και από τα δύο άκρα της περιοχής παρακολούθησης αποστέλλονται στη συσκευή παρακολούθησης λογικής προστασίας ταυτόχρονα. Συγκρίνει τις τιμές των ρευμάτων εισόδου και καθορίζει το άνοιγμα του διακόπτη.

2. οι πληροφορίες σχετικά με τις υπερεκτιμημένες τιμές των διανυσμάτων ρεύματος και στις δύο πλευρές έρχονται με τη μορφή ενός σήματος αποκλεισμού στο λογικό τμήμα της προστασίας σε υψηλότερο επίπεδο ιεραρχίας στην πλευρά του τροφοδοτικού. Εάν υπάρχει σήμα μπλοκαρίσματος από κάτω, τότε ο διακόπτης κατάντη είναι απενεργοποιημένος. Όταν δεν λαμβάνεται η απαγόρευση απόπλου στο κάτω μέρος, η τάση αφαιρείται από την επάνω προστασία.

Με αυτές τις μεθόδους, ο τερματισμός λειτουργίας είναι πολύ πιο γρήγορος από ό,τι με την επιλεκτικότητα χρόνου. Αυτό εγγυάται λιγότερες ζημιές στον ηλεκτρικό εξοπλισμό, χαμηλότερα δυναμικά και θερμικά φορτία στο σύστημα.

Ωστόσο, η μέθοδος επιλεκτικότητας ζωνών απαιτεί τη δημιουργία πρόσθετων πολύπλοκων τεχνικών συστημάτων για μέτρηση, λογική και ανταλλαγή πληροφοριών, γεγονός που αυξάνει το κόστος του εξοπλισμού.Για αυτούς τους λόγους, αυτές οι τεχνικές αποκλεισμού υψηλής συχνότητας χρησιμοποιούνται σε γραμμές μεταφοράς και υποσταθμούς υψηλής τάσης που μεταδίδουν συνεχώς μεγάλες ροές ισχύος.

Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται διακόπτες κυκλώματος αέρα, λαδιού ή SF6 υψηλής ταχύτητας που μπορούν να αλλάξουν τεράστια φορτία ρεύματος.