Mi a megszakítók szelektivitása + a szelektivitás számításának elvei

A megszakítók szelektivitása kulcsfontosságú szempont az elektromos áramkör megbízható működésének biztosításában. Ez a funkció elősegíti a baleseti helyzetek megelőzését, és magasabb szintre emeli a biztonságot.

Vonal túlterhelése vagy rövidzárlat esetén csak a sérült vonal védelme lép működésbe, az elektromos berendezés többi része üzemképes marad. Hogy miért történik így, azt részletesen elemezzük ebben a cikkben, megvizsgáljuk a szelektív védelem fő feladatait, a bekötési rajzokat és azok sajátosságait.

Emellett figyelmet fordítunk a szelektivitás számítására és a karták készítésének szabályaira, szemléletes ábrákkal, táblázatokkal és fényképekkel ellátva az anyagot. A cikket pedig részletes magyarázatokkal egészítjük ki videókban.

A szelektív védelem jelentősége és fő feladatai

Az elektromos berendezések biztonságos üzemeltetése és stabil működése azok a feladatok, amelyeket a szelektív védelemre bíztak. Azonnal kiszámítja és leválasztja a sérült zónát anélkül, hogy megszakítaná az áramellátást a hibátlan szakaszokon. A szelektivitás csökkenti a berendezés terhelését, és mérsékli a rövidzárlat következményeit.

A megszakítók jól beállított működése esetén maximálisan kielégítik a megszakítás nélküli áramellátás és ennek következtében a technológiai folyamat biztosításával kapcsolatos igényeket.

Ha a rövidzárlat következtében a szétkapcsolást végző automatikus berendezés meghibásodik, a szelektivitásnak köszönhetően a fogyasztók normál áramellátást kapnak.

Az a szabály, amely szerint a bevezető megszakító után elhelyezett összes elosztókapcsolón áthaladó áram nagysága kisebb, mint az utóbbi névleges árama, a szelektív védelem alapja.

Összességében ezek a névértékek lehetnek nagyobbak is, de minden egyesnek legalább egy lépéssel alacsonyabbnak kell lennie a bevezetőénél. Így, ha a bevezetőnél egy 50 amperes megszakító van, akkor a következőnek egy 40 A névleges áramú megszakítót kell beépíteni.

Az automatikus megszakító a következő elemekből áll: kar (1), csavaros kapcsok (2), mozgó és álló érintkezők (3, 4), bimetál lemez (5), beállító csavar (6), tekercs (7), ívoltó rács (8), retesz (9).

A kar segítségével bekapcsolják és kikapcsolják az áramot a kapcsokon. A kapcsokhoz csatlakoztatják és rögzítik az érintkezőket. A rugós mozgó érintkező a gyors szétkapcsolásra szolgál, az áramkör kapcsolata pedig az álló érintkezőn keresztül valósul meg.

A kioldás, amikor az áram meghaladja a küszöbértékét, a bimetál lemez felmelegedése és meghajlása, valamint a tekercs hatására következik be.

A kioldási áramokat a beállító csavar segítségével állítják be. Az érintkezők szétkapcsolásakor keletkező elektromos ív megakadályozása érdekében egy ívoltó rácsot építenek be az áramkörbe. A megszakító házának rögzítéséhez egy retesz szolgál.

A szelektivitás a relévédelem azon tulajdonsága, amely lehetővé teszi a rendszer hibás egységének felismerését és leválasztását a villamosenergia-rendszer működő részétől.

Itt látható a kapcsolótábla rajza, amely szemlélteti, hogyan oszlik el a terhelés a lakásban. A megszakító felszerelése előtt el kell végezni a hozzá csatlakoztatandó berendezések teljes teljesítményének számítását.

A megszakítók szelektivitása az a tulajdonságuk, hogy egymás után működnek. Ha ezt az elvet megsértik, mind a megszakítók, mind a vezetékek túlmelegednek.

Ennek eredményeként rövidzárlat keletkezhet a vonalon, az olvadó érintkezők és a szigetelés kiégése. Mindez az elektromos készülékek meghibásodásához és tűzhöz vezet.

Tételezzük fel, hogy egy hosszú távvezetéken vészhelyzet alakult ki. A szelektivitás fő szabálya szerint a hiba helyéhez legközelebbi megszakító lép működésbe először.

Ha egy hagyományos lakásban a konnektorban rövidzárlat keletkezik, a kapcsolótáblában annak a vonalnak a védelmének kell működésbe lépnie, amelynek a konnektor része. Ha ez nem történik meg, akkor a kapcsolótáblában lévő megszakító következik, és csak utána a bejövő megszakító.

A védelem abszolút és relatív szelektivitása

A szelektivitás fogalmát a GOSZT IEC 60947-1-2014 határozza meg. Két típusú szelektivitást különböztetnek meg: abszolút és relatív. Ha a védelem működése úgy van összehangolva, hogy kizárólag a védett zónán belül lép működésbe, az az abszolút szelektivitást jelzi.

Ilyen körülmények között a maximális szelektivitási áram megegyezik az alatta elhelyezkedő megszakító maximális megszakítóképességével.

Azt a működést, amely akkor következik be, amikor a problémás szakaszon nem történt kikapcsolás, relatív szelektív védelemnek nevezik. Ilyenkor a feljebb elhelyezkedő megszakítók kapcsolnak ki.

A megszakító beállított áramértékének túllépése esetén, azaz nagy túlterhelések hiányában, a szelektív védelem gyakorlatilag hibátlanul működik. Ezt rövidzárlatok esetén sokkal nehezebb elérni.

A vállalat által gyártott termékek adatait a készülék házán és saját weboldalaikon helyezik el. Fontos helyesen olvasni a megszakítók jelölését – a kapcsolók összekötéseit csak egy adott gyártó táblázatai alapján alakítják ki. Figyelembe kell venni, hogy a relatív elv szerint kialakított csoportok számos funkcióval rendelkeznek.

A gyártók által termékeikhez mellékelt szelektivitási táblázatok egyszerűsítik a feladatot. Ezeket alkalmazva a kioldás szelektivitásával rendelkező csoportokat alakítanak ki.

A táblázatban a „T” betű a készülékpár teljes szelektivitását jelöli, a szám pedig a részlegeset. Ha a várható határérték zárlati áram kisebb, mint a táblázatban megadott szám, a szelektivitás biztosított lesz.

A felső és alsó megszakító közötti szelektivitás ellenőrzéséhez a függőleges és vízszintes metszéspontot kell megkeresni. A szelektivitás biztosítása nagyon fontos feladat a különleges kategóriába tartozó fogyasztók táplálása esetén.

Ennek hiányában előfordulhat a gyártási folyamat leállása, a vezetékek sérülése, a légkondicionáló, füstelvezető és más rendszerek kikapcsolása.

A szelektív bekötési rajzok típusai

Az abszolút és relatív szelektivitáson kívül még 7 féle szelektív védelem létezik:

• zóna;
• időáram;
• energetikai;
• időbeli;
• teljes;
• részleges;
• áram.

A kívánt szelektivitás biztosításához az elektromos hálózat automatikus védelméhez megszakítókkal különböző módszereket alkalmaznak. De minden esetben fontos helyesen felszerelni a kapcsolót, a kiválasztott séma és a szerelési szabályok követésével.

1. típus – teljes és részleges védelem

A teljes védelem azt jelenti, hogy ha egy pár megszakító sorba van kötve, a túláramok a hibazónához közel elhelyezkedő egyik megszakító leoldását idézik elő.

A részleges védelem ugyanazon az elven működik, mint a teljes, de csak miután az áram eléri a beállított küszöbértéket.

Az (A és B) megszakítók által biztosított kioldási szelektivitás abban áll, hogy a zárlat, függetlenül attól, hogy az elektromos berendezés mely pontján lép fel, a legközelebbi, a pont felett elhelyezkedő kapcsoló által lesz leválasztva. A többi készülék nem fog leoldani.

Ha a szelektivitás a két megszakító áramértékei közül a kisebbikig biztosított, akkor okunk van a köztük lévő teljes szelektivitásról beszélni. Ebben az esetben a berendezés várható zárlati áramának határértéke bármilyen körülmények között egyenlő vagy kisebb lesz, mint a két megszakító áramértéke.

2. típus – áram típusú szelektivitás

Az áram szerinti szelektivitás fő mutatója a határáram-érték. Az objektumtól a bemenetig terjedő értékeket növekvő sorrendben állapítják meg. Ennek a szelektivitásnak a védőberendezések működése ugyanazon az elven alapul, mint az idő szerinti szelektivitásé.

A különbség csak annyi, hogy a késleltetés az áram értéke szerint történik — a zárlati pont megközelítésével a zárlati áram értéke nő. A lekapcsolás időbeli mutatója azonos lehet.

A zárlat miatt sérült zónát a különböző áramértékekre beállított kioldási beállítások segítségével határozzák meg. Teljes szelektivitás csak olyan körülmények között lehetséges, ahol a zárlati áram alacsony, és a két megszakító között jelentős elektromos ellenállású berendezés található. Ilyen esetben a zárlati áramok jelentősen eltérnek.

Ezt a fajta szelektivitást főként a végelosztó szekrényekben alkalmazzák. Itt a kis névleges áram és a nagy impedanciájú csatlakozókábelek zárlati árama párosul.

Ez a szelektivitási változat gazdaságos, egyszerű és azonnal hat. Azonban gyakran ez a szelektivitás részleges lehet, mivel a legnagyobb áram általában kicsi.

A képen áram szerinti szelektivitás látható megszakítók alkalmazásával. Ennél a szelektivitástípusnál az egymás után elhelyezett megszakítók áramjellemzői az áramtengely mentén eltolódnak.

Amikor az Isd1 és Isd2 értékek azonosak vagy nagyon közeliek, akkor Is, a maximális szelektivitási áram, egyenlő Isd2-vel. Ha ezek az értékek jelentősen eltérnek, Is = Isd1.

Az áram szerinti szelektivitás biztosításának feltétele az egyenlőtlenségek betartása: Ir1/Ir2 > 2 és Isd1/Isd2 > 2. Ebben az esetben a szelektivitás maximuma Is = Isd1.

A hátrányok közé tartozik a nagy áramok elleni védelem beállítási szintjének gyors növekedése. Lehetetlen gyorsan lekapcsolni a sérült áramkört, ha az egyik megszakító meghibásodik.

Az áramvédelmi beállítások számításakor figyelembe kell venni az automatikus üzemmódban működő megszakítókon átfolyó tényleges áramokat.

3. típus – idő- és időáram-változat

Ha az áramkörben több, azonos áramkarakterisztikájú, de eltérő késleltetési idejű megszakító található, akkor hiba esetén egymást biztosítják. A hiba helyéhez legközelebb lévő azonnal működésbe lép, a következő egy idő után, és így tovább.

Ezen a kétszintű kapcsolási rajzon az „A” megszakító olyan késleltetési idővel rendelkezik, amely biztosítja a teljes szelektivitást a „B” megszakító jellemzőivel.

Időáram szelektivitás esetén a védőberendezések nemcsak az áramra, hanem a reakció időtartamára is reagálnak. Egy adott áramértéknél bizonyos késleltetési idő után az a védelem működik, amelyik közelebb van a zárlati helyhez. A berendezés hibátlan része nem kapcsolódik le.

A képen az időszelektivitás grafikonja látható megszakítók használatával. A B és A megszakítók időáram jelleggörbéi nem metszik egymást. Lépcsőzetesen helyezkednek el.

Az áram- és időszelektivitás kombinációja növeli a lekapcsolás hatékonyságát. Amikor Isc B < Irm A, a szelektivitás teljes, a működés azonnali. A fentebb elhelyezkedő megszakító két beállítással rendelkezik: Im A és Ii A. Az első egy szelektív áramkioldó, a második egy azonnali működés.

4. típus – a megszakítók energetikai szelektivitása

Energetikai szelektivitás esetén a lekapcsolások a megszakító házán belül történnek. A folyamat időtartama olyan rövid, hogy a zárlati áram nem éri el a határértékét.

Az időáram védelmi rendszer összetettnek számít. Itt nemcsak az áramra adott reakció játszik szerepet, hanem az is, hogy ez mennyi ideig tart.

Az áram növekedésével a megszakító működési ideje csökken. Ennek a szelektivitástípusnak az alapja a védelem olyan beállítása, hogy a védett objektum oldalán gyorsabban működjön minden áramküszöbnél, mint a bemeneti megszakító.

5. típus – zónás védelmi séma

A zóna módszer összetett és nem olcsó, ezért főleg az iparban alkalmazzák. Amint az áramküszöbök elérik a maximumot, az adatok a vezérlőközpontba kerülnek, és a kiválasztott megszakító működésbe lép. Az ilyen szelektivitású elektromos hálózat speciális elektronikus kioldókat tartalmaz.

Amikor hibát észlelnek, az alább elhelyezkedő megszakítótól jel érkezik a fentebb lévő eszközhöz. Az első megszakítónak egy másodpercen belül reagálnia kell. Ha nem reagál, a második működik.

Ezt a szelektivitástípust az időbeli szelektivitással összehasonlítva látható, hogy a működési idő ebben az esetben sokkal alacsonyabb – néha több száz milliszekundum. Csökken a rendszerbe való beavatkozás százaléka, valamint a sérülés mértéke is. Csökkennek a berendezés részeire gyakorolt termikus és dinamikus hatások. Nő a szelektivitási szintek száma.

Amikor a védőberendezéseken átfolyó áramok nagyobbak lesznek, mint a saját beállítási értékeik, minden megszakító blokkolójelet küld a magasabb szintű védelemnek.

Zónaszelektivitás esetén a tápfelőli védelem működik, ha a zárlat helyét vesszük kiindulási pontnak. A megszakító működéséig ellenőrzik, hogy a terhelt oldali védőberendezés ne adjon hasonló jelet.

De ez a szelektivitás további áramforrás jelenlétét igényli. Ezért ennek a szelektivitástípusnak a racionális alkalmazása a nagy rövidzárlati áramparaméterekkel és jelentős áramnagysággal rendelkező rendszerek. Ilyenek a generátorok és transzformátorok terhelési oldalán elhelyezkedő kapcsoló-elosztó készülékek.

A megszakítók szelektivitásának számítása

A megszakító szakszerű kiválasztása és helyes beállítása az automatikus megszakítók szelektivitásának alapelve. A forrás közelében lévő megszakító szelektivitása garantálja a következő követelmény teljesítését: Isz.o.posled ≥ Kn.o.∙ I k.pred.

Itt Isz.o.posled a védőberendezés működését kiváltó áram nagysága. I k.pred. a rövidzárlati áram a zóna végpontjában, amelyre a tápegységtől távol elhelyezkedő megszakító hatása kiterjed. Kn.o. a megbízhatósági tényező. Értéke a paraméterek szórásától függ.

Az áramkör megszakítójának névleges áramát nemcsak számítással, hanem egy ilyen táblázat segítségével is kiválasztják, a kapcsolási rajzban szereplő kábelek keresztmetszete alapján.

Az tsz.o.posled ≥ tk.pred + ∆t egyenlőtlenség a szelektivitást mutatja a megszakító időbeli beállítása esetén. tsz.o.posled és tk.pred a tápegységtől nagy távolságra lévő, illetve a közelben elhelyezkedő megszakítók működési időintervallumai. ∆t a katalógusból vett paraméter, amely a szelektivitás időbeli fokát jelöli.

Szelektivitási kártya és készítésének szabályai

Az elektromos hálózat kapcsolási rajzában szereplő összes eszköz időáram karakterisztikáját a szelektivitási térképen ábrázolják. Elkészítésének célja a megszakítók maximális védelmének biztosítása. A megszakítók védelmének alapja az az elv, amely szerint a megszakítókat szigorúan egymás után, sorosan kapcsolják.

A szelektivitási térkép elkészítésekor számos szabály betartása kötelező:

1. A berendezéseknek egyetlen feszültségforrással kell rendelkezniük.
2. Minden fontos számítási pontnak jól láthatónak kell lennie. Ezt a követelményt figyelembe véve kell kiválasztani a léptéket.
3. A térképen feltüntetik a védelmi tulajdonságokat, a rövidzárlat minimális és maximális paramétereit a rendszer pontjaiban.

Gyakran megsértik a tervezési normákat, és a szelektivitási térképek hiányoznak a projektekből. Ez a fogyasztók áramellátásának megszakadásához vezethet.

A térképre felviszik az egymás után sorosan kapcsolt megszakítók jelleggörbéit. Magát a kapcsolási rajzot a tengelyeken ábrázolják.

A térkép teljes képet ad a beállítások összehangolásáról. Lehetőséget biztosít a megszakítók működésének összehasonlítására olyan jellemző alapján, mint a szelektivitás.

Az időáram jelleggörbék tengelytípusai nemcsak a megszakítók áramvédelmének szelektivitási diagramjainak építésének alapját képezik, hanem más típusokét is: biztosítékok, relék. Általában egy diagram 2-3 megszakító jellemzőit tartalmazza. Az abszcisszán az áram nagyságát kV-ban jelölik, az ordinátán pedig az időt másodpercekben.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

Az automatikus megszakítók működése során fellépő hibák és elhárításuk:

Szelektivitási diagram rajzolása speciális program segítségével:

Az elektromos vezetékek megbízható, biztonságos használata lehetetlen a megszakítók szelektivitásának figyelembevétele nélkül. Ismerve a szelektív védelem létrehozásának alapvető szempontjait, Ön hozzáértően elvégezheti a berendezések kiválasztását a műszaki projektjéhez.

Ön professzionálisan foglalkozik elektromos szerelési munkákkal, és szeretné kiegészíteni a fent kifejtett anyagot? Vagy észrevett egy eltérést vagy hibát ebben a cikkben? Vagy esetleg kérdést szeretne feltenni szakértőinknek? Kérjük, írja meg észrevételeit az alábbi mezőben.