Szelektív FI relé: felépítés, rendeltetés, alkalmazási terület + kapcsolási rajz és csatlakoztatás finomságai

A védőberendezések sokfélesége között létezik a szelektív FI-relé, amelyet a szakemberek a védelem megszervezésének praktikus és optimális lehetőségeként jelölnek meg. Miben különbözik ez a készüléktípus a rokon csoport más tagjaitól?

Milyen tulajdonságokkal rendelkezik a szelektív készülék, és mennyire magas az érzékenysége? Próbáljunk meg egy kis áttekintés segítségével tájékozódni ezen a területen.

Rendeltetés és működési elv

Az elektromos hálózatok számára készült relés készülékek, amelyek a veszélyes zónákban történő közvetlen érintés elleni védelmet, valamint a berendezések védelmét hivatottak biztosítani, sokféle kiviteli kialakításban vannak jelen.

A szelektív készülékek jellemzői

A szelektív készülék megkülönböztető jegye, hogy áramkörének megszakításához késleltetési funkcióval rendelkezik, amely a terhelést táplálja.

Általában ez a paraméter meghaladja a 40 ms értéket – ez azt jelenti, hogy a szelektív készülékek nem arra vannak tervezve, hogy megvédjenek a közvetlen érintés okozta áramütéstől.

Az elektromos hálózatok üzemeltetése során védelemre használt készülékek választéka széles választási lehetőséget biztosít. Gyakorlatilag minden típusú FI-relé használható egy- vagy háromfázisú hálózatokban.

A szelektív készülékek jellemzői közé tartozik továbbá az áram- és feszültségingadozásokra való jó ellenállásuk. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően gyakorlatilag teljes mértékben kizárt a hamis kioldások, és ebből következően az áramkör lekapcsolásának kockázata. Arról, hogy mi a megszakítók szelektivitása, részletesen ebben a cikkben olvashat.

Általában a gyakorlatban olyan készülékeket használnak, amelyek névleges áramértéke 25–100 A között van. A differenciális szivárgó áram értéke 0,1–0,3 A tartományba esik.

Kétpólusú és négypólusú változatokban készülnek. Mindegyik típus aktívan alkalmazásra kerül elágazó kaszkád kapcsolások részeként.

Az S típusú FI-relé működési elve és felépítése

A szelektív készülékek megkülönböztető tulajdonságai kizárólag a fent említettekre korlátozódnak.

A fennmaradó szerkezeti funkciókban gyakorlatilag nincs számottevő különbség a szelektív készülékek és az általános rendeltetésű eszközök között.

A modulok működési elve egyetlen célt követ: megelőzni az esetleges áramszivárgásokat, amelyek potenciális veszélyt jelentenek a különféle elektromos készülékek felhasználói számára. Ezenkívül a szelektív típusú FI-relék a berendezések károsodásának megelőzésére szolgálnak.

A működési elv ennek megfelelően szabványos marad – alkalmazható az FI-relék csoportjába tartozó összes védőberendezésre:

1. A szerkezetben van egy differenciáltranszformátor.
2. A transzformátornak köszönhetően megtörténik a vezérlőáramok összehasonlítása.
3. A különbség átadódik az érzékelő elemre.
4. Ha a különbség meghaladja a beállított vezérlési paramétert, lekapcsolás történik.

Ez az egész működési elv általánosságban. Igaz, meg kell említeni még egy jellemzőt, nevezetesen a készülékek tápellátástól való függőségét.

A gyakorlatban két szerkezeti változatát használják a szelektív típusú FI-reléknek (és az általánosaknak is). Az egyik változat külső tápellátást igényel, a másik pedig teljesen kizárja azt.

Egy négy pólusú modul, amely egyfázisú hálózatba van beépítve. A bekötés hagyományos megoldáson alapul, amikor egy főkapcsoló megszakítót, egy villamosenergia-mérőórát és ezt követően egy szelektív FI-relét használnak.

Nyilvánvaló, hogy a védőberendezés azon kivitelei, ahol nem használnak külső tápkört, megbízhatóbbnak tűnnek, mint azok, amelyek a hatékony működéshez energiaforrást igényelnek.

Mivel a differenciáltranszformátor lényegében a szerkezet uralkodó eleme, az FI-relé kapcsolási rajzának ezen részével szemben különleges követelményeket támasztanak.

A differenciáltranszformátor mágneses magjának szigorúan lineáris mágnesezési jelleggörbével kell rendelkeznie.

Nagyjából így zajlanak a folyamatok a szelektív típusú FI-relé mágneses magjában és az áramok folyása a meglévő munkatekercsekben. Az egyes vezetékek áramértékeinek változása révén a szivárgási tényező ellenőrizhető.

A mágneses mag hőmérsékleti tulajdonságainak széles hőmérséklet-tartományban kell biztosítaniuk a minőségi működést. Ezért ennek az elemnek a gyártásához speciális anyagot – amorf vasat vagy hasonlót – használnak.

A szelektív FI-relé szerkezetének további részei az érzékeny magnetoelektromos relék – közvetlen hatású elemek, amelyeket gyakran küszöbszerveknek neveznek.

Egyes kivitelekben a reléket elektronika váltja fel, de az elv ugyanaz marad.

Normál és hibás üzemmód

Az S típusú FI-relé működése során, amíg nem észlelhető szivárgóáram (differenciáláram), a mágneses mag mágneses terében az elektromos áramkört alkotó vezetők egyenlő névleges terhelőáramokat vezetnek át.

Olyan ábra, amely szemléletesen mutatja a szelektív típusú modul belső folyamatait a készülék üzemi üzemmódban történő használata során. A szükséges érzékenységi szintet a lekapcsolási áram beállítása biztosítja.

Ezek az egyenlő nagyságú áramok a magban különböző irányú mágneses tereket indukálnak.

A teljes fluxusuk nullával egyenlő, ami megmagyarázza, hogy a DT szekunder tekercsében nincs áram. A nulla áram nem befolyásolja a lekapcsolási érzékelő elemet. A FI-relé bekapcsolt állapotban marad.

Ellenkező esetben, amikor a leírt séma megsérül, az áramegyensúly is felborul. Ennek eredményeként a DT szekunder tekercsében meghatározott nagyságú áram keletkezik.

Amint ez az érték meghaladja a szelektív védőberendezés indítóelemének küszöbértékét, az működésbe lép. Ez aktiválja a végrehajtó reteszelő rendszert – a terhelés tápáramköreinek lekapcsolását. A FI-relé lekapcsol és leválasztja a terhelés áramkörét.

A készülék hagyományos alkalmazási területei

Ahogy fentebb említettük, ezt a védőberendezés-módosítást nem használják közvetlen érintés elleni védelemre.

Leggyakrabban a készülékeket az elektromos vezetékek vagy rendszermechanizmusok esetleges tűzének megelőzésére szolgáló blokkolóként alkalmazzák.

A berendezésekkel, különösen a háztartási gépekkel való közvetlen érintkezés mindennapos jelenség. Az áramszivárgás esetén azonban az ilyen érintkezés súlyos következményekkel járhat. Szivárgás esetén a közvetlen érintés ellen az S típusú FI-relé nem véd, erre azonban más típusú készülékek állnak rendelkezésre.

Ugyanezek a FI-relék védőeszközként szolgálnak az értékes, drága berendezések/készülékek/gépek tápáramköreiben vagy a fontos technológiai rendszerek tápáramköreiben fellépő rövidzárlatok ellen.

Gyakori, hogy szelektív típusú eszközöket alkalmaznak összetett kaszkád elektromos kapcsolások építésekor, ahol minden egyes ágon különböző típusú és eltérő áramú terhelés van.

Kaszkád kapcsolási megoldás az elektromos hálózat elosztására szelektív típusú védelmi modulok alkalmazásával. Az egyik elterjedt változat, amelyet lakóépületek villamosításakor használnak.

Ilyen, szelektív készülékekkel történő villamos elosztási rendszerkonfiguráció esetén az egyes szakaszok megbízható védelme biztosított.

Továbbá minden egyes FI-relé baleset esetén lehetővé teszi a hiba gyors azonosítását.

A szelektív leválasztású FI-relé bekötési rajzai

Tulajdonképpen a kapcsolási megoldások ebben az esetben elméletileg nem rendelkeznek olyan jellemzőkkel, amelyek megkülönböztetnék őket a csoport más típusú készülékeivel történő kapcsolásépítéstől.

Más kérdés, hogy milyen sorrendben kell bekötni például a szelektív lekapcsolást és a közvetlen érintés elleni lekapcsolást?

A készülék tipikus kivitele, amely áramszivárgás és közvetlen érintés esetén biztosítja az áramellátás lezárását. A lekapcsolási áram beállítása általában legalább 30 mA.

Ha viszont a szelektív lekapcsoló készüléket egyedi változatban vizsgáljuk, akkor ebben az esetben a legegyszerűbb áramkör elemét képezi, és szabványosan szerelhető:

1. Elsőként egy automatikus megszakító kerül beépítésre.
2. Ezt követi az S típusú FI-relé.
3. Ezután a terhelő áramkör következik.

Eközben a védelmet az elektromos hálózatok használatának legkülönbözőbb változataiban alkalmazzák.

Például biztosítani kell egy háromfázisú villanymotor nagy megbízhatóságú működését. Hogyan szervezzük meg ebben az esetben a védelmet egy szelektív típusú FI-relén keresztül?

A másik kiviteli változat – a négypólusú készülék – az elektromos elosztás konfigurációs lehetőségei szempontjából kényelmesebb. E modul segítségével könnyebb a földelő sín elosztását kezelni.

Itt sikeresen alkalmazható egy négypólusú készülék, amellyel a tekercsek zárlat (rövidzárlat) elleni védelmi áramköre kialakítható.

A csatlakoztatás szintén egy közbenső FI-relé betéten keresztül történik. Vagyis először a megszakító kerül be, másodikként a szelektív védelem, harmadikként a villanymotor.

Az elektromos motoros áramköri megoldás változata. Egyszerű és meglehetősen hatékony megoldás a motor védelmére az esetleges fázisközi zárlatok vagy testzárlatok ellen.

Egyfázisú áramkört a szabványos igényekhez, mint a világítás és az áramellátás, meglehetősen egyszerűen lehet kialakítani egy kétpólusú készülék és néhány automatikus megszakító alkalmazásával.

Az egyfázisú csatornák elosztása minden egyes helyiségbe automatikus megszakítókon keresztül történik, amelyeket a védőkészüléktől érkező fázis táplál.

Ez mondhatni klasszikus áramköri megoldás, amelyet a legtöbb esetben az önkormányzati lakások tulajdonosai, házak, nyaralók tulajdonosai használnak.

Klasszikus áramköri változat egyetlen áramvédelmi lekapcsoló készülékkel, több elektromos áramkör elosztásához. Szokásos megoldás a régi építésű házakban, ahol nem volt előírva a földelő sín használata.

A modern lakóépület-projektek olyan áramkörök kialakítását írják elő, amelyekben kötelező a földelő sín jelenléte. Ezért az ilyen megoldásokra jellemző az elosztási rajz kisebb módosítása/kiegészítése.

Különösen, az elosztás további elemévé válik a földelő vezető (PE), amely ugyanolyan elengedhetetlen rész, mint a nulla sín.

Alternatív kapcsolási megoldás azonos szektorális elosztási variációval és ugyanazon készülékek alkalmazásával. Csak ebben a változatban már földelő sín kerül felhasználásra. Ez a példa hatékonyabbnak tűnik a védelem szempontjából.

Lakásokban, házakban, nyaralókban a szelektív védelmi eszközök kötelező kiegészítői a lakáselosztónak, amikor a lakók háztartási készülékeket használnak:

• mosógéppel;
• mosogatógéppel;
• nagy teljesítményű elektromos tűzhellyel (sütővel).

Ráadásul ez a (szelektív) készüléktípus általában a második védelmi fokozatot képezi, míg az első fokozaton a közvetlen érintkezés esetén működő FI-relék (leválasztók) hatnak.

Vagyis a készülékek csoportos bekapcsolása valósul meg, és ez valóban hatékony megoldás a háztartási elektromos hálózatok üzemeltetésének biztonsága szempontjából.

Az S típusú modulok csatlakoztatásának finomságai

Valójában ugyanazok a finomságok, amelyek a szabványos védelmi készülékek bekötését kísérik.

Az egyes készülékek csatlakozói meghatározott rendeltetéssel rendelkeznek (fázis, nulla), és ennek megfelelően vannak jelölve.

Csatlakozóblokkok a védőberendezésen és jelölések az elektromos vezetékek bekötéséhez. Szintén látható a tesztelési művelet gombjának jelölése az FI-relé helyes működésének ellenőrzéséhez.

A szerelés során nem megengedett a csatlakozók pozícióinak megváltoztatása a rendeltetésükhöz képest a tápellátási áramkörök tekintetében.

Ha a fázis helyett nulla sínt csatlakoztat, az legalább a készülék meghibásodásának kilátásával jár. A két pont felcserélése rendkívül nehéz, de a gyakorlatban előfordul ilyen is.

Egy másik finomság: a modul beállítása a meglévő elektromos áramkörhöz az áram határértékének leválasztása szempontjából.

Ha a konstrukció nem tesz lehetővé áram szerinti beállítási lehetőségeket, akkor a készüléket a műszaki-üzemeltetési jellemzők alapján kell helyesen kiválasztani.

Végül, a bekötés kötelező finomsága a készülék tesztelése a terhelési áramkör tápfeszültség alá helyezése üzemmódban.

Ez a funkció egyszerű, és csak egyetlen műveletet igényel – egy erre a célra szolgáló gomb aktiválását, amely a házon/dokumentációban „Teszt” néven van jelölve.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

Elérhető és érthető videó magyarázat a védőberendezés szelektivitásáról:

A videó bemutatja a készülékcsoport áramkörbe való bekapcsolásának gyakorlatát és a berendezések valós működését vészhelyzetekben:

Gyakran lehet találkozni olyan okfejtésekkel, amelyek az FI-relé magánlakás elektromos hálózatába való bekapcsolásának egyszerűségéről szólnak. Az okfejtések mellett gyakran ajánlják, hogy ezt a munkát saját kezűleg végezze el. Az indíték ismert: a megtakarítás. Azonban a saját biztonságán spórolni nem a legjobb választás. Ezért az ilyen szelektív védőberendezés szerelési munkálatait mindig szakember villanyszerelő kezeinek kell végezniük.

Van tapasztalata szelektív FI-relék használatában vagy bekötésében, és kiegészítheti anyagunkat a cikk témájával kapcsolatos érdekes információkkal? Kérjük, írja meg hozzászólásait, tegye fel kérdéseit az alábbi blokkban.