Wat is de selectiviteit van beveiliging in elektrische installaties

Bij het bedienen en ontwerpen van een elektrisch circuit wordt altijd aandacht besteed aan kwesties van veilig gebruik. Voor dit doel worden alle elektrische apparaten beschermd met speciale apparaten die strikt volgens een bepaalde hiërarchische relatie worden geselecteerd en geplaatst.

Wanneer een mobiele telefoon bijvoorbeeld wordt opgeladen, wordt de stroom gecontroleerd door de bescherming die in de batterij is ingebouwd. Het onderbreekt de laadstroom aan het einde van de capaciteitsopbouw. Wanneer er kortsluiting optreedt in de batterij, slaat de zekering in de lader door en wordt het circuit verbroken.

Als dit om de een of andere reden niet gebeurt, wordt de storing in het stopcontact geregeld door de stroomonderbreker op het appartementspaneel en wordt de werking ervan verzekerd door de hoofdmachine. Deze opeenvolging van alternatieve verdedigingsacties kan verder worden overwogen.

De modellen worden bepaald door het principe van selectiviteit, ook wel selectiviteit genoemd, waarbij de nadruk wordt gelegd op de functie van het selecteren of bepalen van de locatie van de uit te schakelen fout.

Soorten selectiviteit

Selectiviteitsmethoden voor elektrische beveiliging worden gevormd tijdens het maken van het project en worden tijdens bedrijf zo onderhouden dat de plaats van een storing in elektrische apparatuur onmiddellijk wordt geïdentificeerd en gescheiden van het werkcircuit met de kleinste verliezen ervoor.

In dit geval wordt het beschermingsdekkingsgebied volgens selectiviteit verdeeld in:

1. absoluut;

2. relatief.

Het eerste type bescherming controleert het werkgebied volledig en herstelt alleen schade daarin. Ingebouwde elektrische apparaten werken op dit model. stroomonderbrekers.

Apparaten die op een relatieve basis zijn gebouwd, vervullen meer functies. Ze sluiten fouten in hun zone en aangrenzende zones uit, maar wanneer absolute typebeveiligingen daarin niet hebben gewerkt.

Goed afgestemde bescherming definieert:

1. plaats en soort schade;

2. het verschil tussen een abnormale maar toelaatbare modus van een situatie die zeer ernstige schade kan toebrengen aan de uitrusting van een elektrische installatie in de gecontroleerde zone.

Apparaten die alleen in de eerste actie zijn geconfigureerd, werken meestal op niet-kritieke netwerken tot 1000 volt. Voor elektrische hoogspanningsinstallaties probeer beide principes toe te passen. Daartoe zijn in de bescherming opgenomen:

• blokkeerschema's;

• precisie meetinstrumenten;

• systemen voor informatie-uitwisseling;

• speciale logische algoritmen.

Beveiliging tegen overstroom die om welke reden dan ook de nominale belasting overschrijdt, wordt geboden tussen twee in serie geschakelde stroomonderbrekers.In dit geval moet de schakelaar die zich het dichtst bij de gebruiker met een storing bevindt, de storing uitschakelen door de contacten te openen en moet de externe schakelaar spanning blijven leveren aan zijn sectie.

In dit geval worden twee soorten selectiviteit beschouwd:

1. afgerond;

2. gedeeltelijk.

Als de beveiliging die zich het dichtst bij de fout bevindt, de fout in het gehele instelbereik volledig kan elimineren zonder de externe schakelaar te activeren, wordt deze als voltooid beschouwd.

Gedeeltelijke selectiviteit is inherent aan korteafstandsbeveiligingen die zijn geconfigureerd om te werken tot een bepaalde beperkende selectiviteit Is. Bij overschrijding treedt de afstandsschakelaar in werking.

Overbelastings- en kortsluitingszones in selectieve beveiligingen

Stroomlimieten gespecificeerd voor gebruik automatische veiligheidsschakelaars, zijn verdeeld in twee groepen:

1. overbelastingswijze;

2. kortsluitgebied.

Voor het gemak van uitleg is dit principe van toepassing op de huidige kenmerken van stroomonderbrekers.

Ze zijn ingesteld om te werken in de overbelastingszone met nominale stromen tot 8 ÷ 10 keer.

In dit gebied werken voornamelijk thermische of thermomagnetische beschermende releases. Kortsluitstromen vallen zeer zelden in deze zone.

De kortsluitingszone gaat meestal gepaard met stromen die de nominale belasting van de onderbrekers 8 ÷ 10 keer overschrijden en worden gekenmerkt door ernstige schade aan het elektrische circuit.

Om ze uit te schakelen, worden elektromagnetische of elektronische releases gebruikt.

Methoden voor het creëren van selectiviteit

Voor het overstroombereik worden beveiligingen gecreëerd die werken volgens het principe van tijdstroomselectiviteit.

De kortsluitzone wordt gevormd op basis van:

1. actueel;

2. tijdelijk;

3. energie;

4. gebiedsselectiviteit.

Tijdselectiviteit wordt gecreëerd door verschillende tijdvertragingen voor de beveiligingswerking te kiezen. Deze methode kan zelfs worden toegepast op apparaten met dezelfde stroominstelling maar met een andere timing, zoals weergegeven in de afbeelding.

Beveiliging nr. 1 die zich het dichtst bij de apparatuur bevindt, is bijvoorbeeld ingesteld om te werken in het geval van kortsluiting met een tijd van bijna 0,02 s, en de werking ervan wordt geleverd door de meer afgelegen nr. 2 met een instelling van 0,5 s.

De verste beveiliging met een uitschakeltijd van een seconde ondersteunt de werking van de vorige apparaten in het geval van een mogelijke storing.

Stroomselectiviteit geregeld voor gebruik bij overschrijding van de toegestane belastingen. Grofweg kan dit principe worden uitgelegd aan de hand van het volgende voorbeeld.

Drie beveiligingen in serie bewaken de kortsluitstroom en zijn geconfigureerd om te werken met een tijd van 0,02 s, maar met verschillende stroominstellingen van 10, 15 en 20 ampère. Daarom wordt de apparatuur eerst losgekoppeld van het beveiligingsapparaat nr. 1, en nr. 2 en nr. 3 zullen het selectief verzekeren.

Het realiseren van tijd- of stroomselectiviteit in zijn puurste vorm vereist het gebruik van gevoelige stroom- en tijdsensoren of relais. In dit geval ontstaat een nogal complex elektrisch circuit, dat in de praktijk meestal beide beschouwde principes combineert en niet in zijn pure vorm wordt toegepast.

Selectiviteit van tijd huidige bescherming

Om elektrische installaties met een spanning tot 1000 volt te beveiligen, worden automatische schakelaars gebruikt, die een gecombineerde tijdstroomkarakteristiek hebben.Laten we dit principe onderzoeken aan de hand van het voorbeeld van twee in serie geschakelde machines die zich aan de uiteinden van de lijn aan de laad- en toevoerzijde bevinden.

Tijdselectiviteit bepaalt hoe de stroomonderbreker wordt ingesteld om uit te schakelen wanneer deze zich in de buurt van de consument bevindt in plaats van aan het einde van de generator.

De linker grafiek toont het geval van de langste uitschakeltijd van de bovenste beschermingscurve aan de belastingszijde, en de rechter toont de kortste tijd van de stroomonderbreker aan de voedingszijde. Dit maakt een meer gedetailleerde analyse mogelijk van de manifestatie van de selectiviteit van de beveiligingen.

Schakelaar «B» die zich dichter bij de geleverde apparatuur bevindt, werkt door het gebruik van tijdstroomselectiviteit eerder en sneller, en schakelaar «A» behoudt deze in geval van storing.

Huidige selectiviteit van bescherming

Bij deze methode kan de selectiviteit worden gevormd door een bepaalde netwerkconfiguratie te creëren, bijvoorbeeld opgenomen in het circuit van een kabel of bovengrondse hoogspanningslijn, die een elektrische weerstand heeft. In dit geval is de waarde van de kortsluitstroom tussen de generator en de verbruiker afhankelijk van de plaats van de storing.

Aan de voedingszijde van de kabel heeft deze een maximale waarde van bijvoorbeeld 3 kA en aan de andere kant een minimale waarde van bijvoorbeeld 1 kA.

In geval van kortsluiting in de buurt van schakelaar A, zou de beveiliging van uiteinde B (I kz1kA) niet moeten werken, dan zou het de spanning van de apparatuur moeten verwijderen. Voor de juiste werking van de beveiligingen moet rekening worden gehouden met de grootte van de werkelijke stromen die door de schakelaars gaan in de noodmodus.

Het moet duidelijk zijn dat om volledige selectiviteit met deze methode te garanderen, het noodzakelijk is om een ​​grote weerstand tussen de twee schakelaars te hebben, die kan worden gevormd als gevolg van:

• verlengde stroomlijn;

• plaatsing van de transformatorwikkeling;

• opname in de breuk van de kabel met een verkleinde doorsnede of op andere manieren.

Daarom is bij deze methode de selectiviteit vaak gedeeltelijk.

Tijdselectiviteit van bescherming

Deze selectiviteitsmethode is meestal een aanvulling op de vorige methode, rekening houdend met de tijden:

• bepaling door de bescherming van de plaats en het begin van de ontwikkeling van de fout;

• trigger bij afsluiten.

De vorming van het algoritme van de beschermende werking wordt uitgevoerd vanwege de geleidelijke convergentie van de huidige instellingen en de tijd waarop de kortsluitstromen naar de stroombron gaan.

Tijdselectiviteit kan worden gecreëerd door machines met dezelfde huidige beoordelingen wanneer ze de mogelijkheid hebben om de reactievertraging aan te passen.

Met deze methode om schakelaar B te beschermen, wordt de fout uitgeschakeld en schakelaar A - ze regelen het hele proces en zijn klaar voor gebruik. Als gedurende de tijd die is toegewezen voor de werking van de beveiligingen B, de kortsluiting niet wordt verholpen, wordt de fout verholpen door de werking van de beveiligingen aan de A-zijde.

Energieselectiviteit van beveiligingen

De methode is gebaseerd op het gebruik van speciale nieuwe soorten stroomonderbrekers, gemaakt in een gegoten behuizing en in staat om zo snel mogelijk te werken wanneer de kortsluitstromen nog niet eens de tijd hebben gehad om hun maximale waarden te bereiken.

Dergelijke snelheidsautomaten werken enkele milliseconden terwijl de transiënte aperiodieke componenten nog steeds actief zijn.Onder dergelijke omstandigheden is het, vanwege de hoge dynamiek van de stroom van belastingen, moeilijk om de werkelijk werkende tijdstroomkarakteristieken van de beveiligingen te coördineren.

De eindgebruiker heeft weinig of geen spoor van de energieselectiviteitskenmerken. Ze worden door de fabrikant geleverd in de vorm van grafieken, rekenprogramma's, tabellen.

Deze methode moet rekening houden met de specifieke bedrijfsomstandigheden voor thermomagnetische en elektronische ontgrendelingen aan de toevoerzijde.

Zoneselectiviteit van de verdediging

Dit type selectiviteit is een soort temporeel kenmerk. Voor de werking worden aan elke zijde stroommeetapparaten gebruikt, waartussen voortdurend informatie wordt uitgewisseld en stroomvectoren worden vergeleken.

Zoneselectiviteit kan op twee manieren worden gevormd:

1. Signalen van beide uiteinden van het bewaakte gebied worden tegelijkertijd naar het logische beveiligingsbewakingsapparaat gestuurd. Het vergelijkt de waarden van de ingangsstromen en bepaalt de te openen schakelaar;

2. de informatie over de overschatte waarden van de stroomvectoren aan beide zijden komt in de vorm van een blokkeersignaal naar het logische deel van de beveiliging op een hoger hiërarchisch niveau aan de voedingszijde. Als er een blokkeersignaal onder zit, dan is de stroomafwaartse schakelaar uit. Wanneer het bodemuitschakelverbod niet wordt ontvangen, wordt de spanning van de bovenbeveiliging verwijderd.

Met deze methoden gaat het afsluiten veel sneller dan met tijdselectiviteit. Dit garandeert minder schade aan elektrische apparatuur, lagere dynamische en thermische belastingen in het systeem.

De selectiviteitszoneringsmethode vereist echter de creatie van aanvullende complexe technische systemen voor meting, logica en informatie-uitwisseling, wat de kosten van de apparatuur verhoogt.Om deze redenen worden deze hoogfrequente blokkeertechnieken gebruikt in transmissielijnen en hoogspanningsstations die continu grote stroomstromen overbrengen.

Hiervoor worden snelle lucht-, olie- of SF6-stroomonderbrekers gebruikt die enorme stroombelastingen kunnen schakelen.