Moderní technologie pro zajištění selektivity v napájecích sítích | Publikace.

Při projektování, instalaci a následném provozu moderních napájecích systémů je hlavním úkolem zajistit spolehlivý a bezpečný provoz sítě při zachování selektivity. Jinými slovy koordinace provozních charakteristik ochranných zařízení tak, aby v případě přetížení nebo zkratu (SC) bylo spuštěno pouze zařízení, v jehož chráněném obvodu došlo k nadproudu. Přitom zbytek elektroinstalace musí zůstat v provozuschopném stavu.

GOST R 50030.2-2010 identifikuje dva typy selektivity.

První je kompletní – když při sériovém zapojení dvou nadproudových ochran poskytuje zařízení na straně zátěže (spotřebiče) ochranu bez spouštění zařízení na straně napájení.

Druhá je částečná, kdy při sériovém zapojení dvou nadproudových ochran zajišťuje zařízení na straně zátěže ochranu bez spouštění zařízení na straně napájení pouze do určité úrovně nadproudu Is (maximální selektivní proud).

Selektivita provozu ochranných zařízení se dosahuje úpravou a koordinací jejich parametrů a nastavení. Například pro selektivní provoz zařízení při přetížení stačí, aby jmenovitý proud (In) ochranného zařízení na straně napájení byl větší než In automatického jističe (AC) na straně zátěže.

Dosažení koordinace provozních charakteristik zkratových ochranných zařízení je mnohem obtížnější. „Nejčastěji pro zajištění koordinace činnosti ochranných zařízení v zóně zkratu 1 specialisté využívají současný způsob zajištění selektivity. Je založen na výběru jističů s různým nastavením proudu, přičemž ochranné zařízení na straně napájení mají vyšší hodnoty. Tato metoda je nejjednodušší, ale plná selektivita je zajištěna pouze u koncových rozvaděčů, kde jsou vypočtené zkratové proudy a jmenovité hodnoty spínačů malé. Pro složitější distribuční zařízení to nestačí.“ – říká Alexey Dankin, hlavní inženýr společnosti „MPO Elektromontazh“.

Ve zkratové zóně lze kromě proudu použít i takové způsoby zajištění selektivity, jako je čas, energie a zóna. Pojďme se seznámit s každým typem koordinace provozních charakteristik ochranných zařízení v teorii a praxi.

Časová selektivita

Teorie

Tohoto typu selektivity je dosaženo zavedením záměrného zpoždění doby odezvy jističů. „Nastavení ochranných zařízení se provádí postupným zvyšováním prahových hodnot proudu a zpoždění odezvy, jak se přibližují ke zdroji energie, – vysvětluje Igor Meshcheryakov, manažer produktové skupiny ABB, lídr ve výrobě energetických zařízení a technologií pro elektroenergetiku a automatizaci. – Nastavení doby vypínání zařízení na straně napájení musí být takové, aby nevytvářelo zóny křížení se zařízeními na straně zátěže. Je nutné zajistit, aby vybrané předřazené jističe s časovým zpožděním měly hodnotu krátkodobého výdržného proudu (Icw), která je větší než maximální zkratový proud, který může téci v příslušné části instalace. Hodnota Icw je standardizována pro zařízení aplikační kategorie B podle GOST R 50030.2-2010 2».

Časová selektivita bývá v elektroinstalacích realizována na úrovni vstupních zařízení a hlavních rozvodných desek (MDB) mezi vzduchovými jističi (kategorizovanými jako zařízení aplikační kategorie B dle GOST), které jsou vybaveny elektronickými vybavovacími zařízeními s ochranou proti zkratu, která pracuje se zpožděním.

Analýza selektivity se provádí porovnáním křivek závislosti čas-proud ochranných zařízení.

Praktický příklad

Rýže. 1. Umístění ochranných zařízení

Na straně napájení je instalován nadzemní jistič Emax E2N 2000 A Na základě parametrů elektrické sítě (průřez kabelu, instalovaný výkon elektrických přijímačů) byl pro jištění na straně zátěže vybrán pouzdrový jistič Tmax T5N 630 A Umístění ochranných zařízení je na obr. 1. Zkontrolujeme, zda je mezi těmito zařízeními zajištěna selektivita.

Nejprve je nutné sestrojit časově-proudové charakteristiky provozu dvou ochran. Přesněji to lze provést pomocí speciálního softwaru vyvinutého výrobcem jističů. Příklad získaných charakteristik je na Obr. 2.

Rýže. 2. Časová selektivita mezi jističi ABB Emax E2N a Tmax T5N.

Z grafů je patrné, že ve zkratové zóně je zajištěna dostatečná časová prodleva mezi předřazeným (Emax E2) a následným (Tmax T5) jističem. Následně je sledována selektivita zařízení v čase a maximální selektivní proud Is se rovná krátkodobému výdržnému proudu Icw ochranného zařízení Emax E2 (pro Emax E2N je to 55 kA).

Pro zajištění správné selektivity je třeba věnovat zvláštní pozornost nastavení ochranného uvolnění nadřazeného zařízení:

• když je aktivována funkce okamžité ochrany proti zkratu (I3 = ON), proud limitu selektivity je určen jako nastavení ochrany I mínus chyba vypnutí, která je 10 %;
• když je funkce I deaktivována (I3 = OFF), maximální selektivní proud se rovná krátkodobému výdržnému proudu Icw předřazeného ochranného zařízení.

Energetická selektivita

Teorie

Koordinace typu energie je specifická metoda zajištění selektivity, která je založena na charakteristikách proudově omezujících jističů s tvarovaným pouzdrem. V podmínkách zkratu mají tyto jističe extrémně vysokou rychlost odezvy (doba odezvy je v řádu několika milisekund). Proto pro analýzu tohoto typu selektivity nelze použít časově-proudové charakteristiky jističů uvedené v katalozích.

„Vzájemné působení a chování dvou sériově instalovaných proudových omezovačů závisí do značné míry jak na hodnotě generovaného proudu, tak na velikosti jističe. Mezní hodnoty proudu selektivity proto nemůže konečný uživatel určit. K vyřešení tohoto problému výrobci poskytují takzvané tabulky energetické selektivity a výpočtové programy, které udávají hodnoty proudu limitu selektivity. Is v případě zkratu mezi různými kombinacemi jističů, — vysvětluje Igor Meščerjakov. – Potřebný objem technických dat, softwaru a zařízení pro realizaci selektivity jakékoli úrovně složitosti může poskytnout pouze výrobce jističů s širokou škálou produktů a významnými zdroji pro testování. Ostatně pro sestavení tabulek energetické selektivity je v mnoha ohledech nutné provést zkoušky, při kterých se kontroluje činnost různých jističů při zkratech.“

Energetická selektivita je základem pro koordinaci budov v rozvodných deskách, vstupních rozvodných zařízeních (IDD) a hlavních rozvodných deskách se jmenovitými proudy od 16 A do 1600 A.

Praktický příklad

Na silové straně je instalován proudově omezující jistič ABB Tmax T5N s elektronickou spouštěcí jednotkou pro 400 A Na základě parametrů elektrické sítě byl vybrán pro stranu zátěže zařízení ABB Tmax XT4N.

Uspořádání zařízení je znázorněno na Obr. 1.

Řídí se časově-proudovými charakteristikami jističů zobrazených na Obr. 3, lze učinit chybný závěr, že Is = 6 kA (proudová selektivita). Přitom na základě tabulky dostupné v brožuře ABB „Koordinační tabulky“, kterou poskytuje výrobce (viz obr. 4), je zřejmé, že tato dvojice spínačů má Is = 50 kA. Časově proudové charakteristiky proto nejsou dostatečným kritériem pro stanovení limitního proudu energetické selektivity.

Jak je patrné z příkladu, energetický typ selektivity umožňuje získat výrazně vyšší hodnoty omezujících selektivních proudů než proudový typ, aniž by došlo k nadhodnocení nastavení ochrany proti zkratu.

Rýže. 3. Časově-proudové charakteristiky jističů ABB Tmax XT4 a Tmax T5.

Rýže. 4. Tabulka koordinace energetické selektivity jističů ABB Tmax XT4 a Tmax T5.

Je důležité poznamenat, že aby byla implementována energetická selektivita, musí nastavení spínače předřazeného toku splňovat následující požadavky:

• pokud má zařízení tepelnou magnetickou spoušť TMA, pak musí být nastavení ochrany proti zkratu nastaveno na maximum (10xIn);
• pokud má zařízení elektronické vypínací zařízení, musí být ochrana I deaktivována (I3 = OFF);
• provozní vlastnosti výhybek nesmí mít žádné průsečíky.

Zónová selektivita

Teorie

Zónový typ selektivity se provádí mezi dvěma zařízeními propojenými speciálním informačním kabelem. Tento typ selektivity je založen na vzájemné interakci jističů prostřednictvím tohoto kabelu. Automatické spínače stejné úrovně jsou spojeny do tzv. „zón“. Pokud některý ze spínačů v dané zóně detekuje poruchu, vyšle blokovací signál do nadřazeného ochranného zařízení. Ten zase začne počítat dodatečné časové zpoždění. Pokud se během této doby níže umístěné zařízení nemůže vypnout, přepne se spínač umístěný nahoře. Pokud spínač z jakékoli zóny detekuje zkrat a neobdrží blokovací signál, bude fungovat bez dodatečného časového zpoždění v souladu se standardním nastavením.

Příklad zónové topologie je na obrázku 5.

Rýže. 5. Topologie konstrukce zón a připojení zařízení pro zónovou selektivitu.

Zónová selektivita může být implementována mezi vzduchovými jističi a jističi s tvarovaným pouzdrem vybavenými sofistikovanými voliči na bázi mikroprocesoru s technologií digitálního zpracování signálu.

Praktický příklad

Uvažujme implementaci zónové selektivity mezi dvěma skříňovými jističi ABB řady Tmax T4L s elektronickou spouští PR223EF. Pro zajištění zónové selektivity mezi dvěma (nebo více) jističi vybavenými spouštěcími jednotkami PR223EF je nutné realizovat zapojení přes sériové zapojení (IL sběrnice).

Na základě technických údajů poskytnutých výrobcem lze určit maximální proud selektivity. V tomto příkladu může tato hodnota dosáhnout 100 kA.

Bez ohledu na způsob koordinace poskytovaných ochranných zařízení jsou při navrhování elektrických sítí velkých podniků nutně vypracovány tzv. mapy selektivity. Označují všechna nastavení pro provoz všech ochranných zařízení, počínaje spínači instalovanými v rozvodně a konče zařízeními v rozvodných deskách. Moderní software pomáhá usnadnit proces výběru a koordinace zařízení a také vypracování takových map. Software ABB Curves umožňuje například vytvářet schéma, vykreslovat časově-proudové charakteristiky jističů, kontrolovat koordinaci zařízení a také vykreslovat mapy selektivity s přihlédnutím k nezbytným nastavením vypínacích zařízení.. Posledně jmenovanému je třeba věnovat zvláštní pozornost, protože bez správného nastavení mohou být i správně zvolené jističe vzájemně nekoordinované.

Navrhování moderní selektivní instalace v podniku je složitý a pracný úkol, ke kterému je třeba přistupovat zodpovědně: sebemenší chyba hrozí nehodou, která má vážné důsledky pro zařízení a personál. To je důvod, proč musí být selektivita zajištěna různými způsoby a na různých úrovních, zejména proto, že moderní ochranná zařízení pomáhají realizovat různé principy koordinace.

1. Zkratovou zónou se rozumí rozsah hodnot proudu a následně odpovídající části vypínací křivky jističe, které jsou 8-10krát vyšší než jmenovitý proud.

2. Kategorie použití vypínače se určí s přihlédnutím k tomu, zda je či není určen k poskytování selektivity prostřednictvím záměrného časového zpoždění vzhledem k jiným vypínačům zapojeným do série na straně zátěže za podmínek zkratu.

Přihlaste se k odběru Elec.ru. Jsme v Telegramu, VKontakte a Odnoklassniki