Cos'è la selettività degli interruttori automatici + principi per il calcolo della selettività
La selettività o la selettività degli interruttori automatici è fondamentale per garantire il funzionamento affidabile di un circuito elettrico. Questa funzione aiuta a prevenire situazioni di emergenza e aumenta la sicurezza a un livello superiore.
In caso di sovraccarico o cortocircuito della linea, solo la linea danneggiata è protetta, il resto dell'impianto elettrico rimane funzionante. Analizzeremo in dettaglio perché ciò accade in questo articolo, considereremo i compiti principali della protezione selettiva, gli schemi di collegamento e le loro caratteristiche.
Presteremo attenzione anche al calcolo della selettività e alle regole per realizzare una mappa, fornendo al materiale diagrammi visivi, tabelle e foto. E integreremo l'articolo con spiegazioni dettagliate nei video.
Il contenuto dell'articolo:
Il significato e i principali compiti della protezione selettiva
Il funzionamento sicuro e il funzionamento stabile degli impianti elettrici sono i compiti assegnati alla protezione selettiva. Calcola e taglia istantaneamente l'area danneggiata senza interrompere l'alimentazione elettrica alle aree sane. La selettività riduce il carico sull'impianto e riduce le conseguenze di un cortocircuito.
Con il buon funzionamento degli interruttori automatici, le richieste di alimentazione ininterrotta e, di conseguenza, il processo tecnologico sono soddisfatti al massimo.
Quando l'apparecchiatura automatica che effettua l'apertura si guasta a causa di un cortocircuito, grazie alla selettività, le utenze riceveranno l'alimentazione normale.
La regola secondo la quale la quantità di corrente che passa attraverso tutti gli interruttori di distribuzione installati dietro l'interruttore di ingresso è inferiore alla corrente designata di quest'ultimo è alla base della protezione selettiva.
In totale questi denominazioni potrebbero essercene di più, ma ognuno di essi deve essere almeno un gradino sotto quello introduttivo. Pertanto, se all'ingresso è installato un interruttore automatico da 50 A, accanto ad esso viene installato un interruttore con una corrente nominale di 40 A.
Utilizzando la leva è possibile attivare o disattivare l'ingresso di corrente ai terminali. I contatti sono collegati ai terminali e fissi. Il contatto mobile con molla serve per l'apertura rapida, ed il circuito è collegato ad esso tramite un contatto fisso.
Il disaccoppiamento, se la corrente supera il suo valore di soglia, avviene a causa del riscaldamento e della flessione della piastra bimetallica, nonché del solenoide.
Le correnti di sgancio vengono regolate mediante una vite di regolazione. Per evitare il verificarsi di un arco elettrico durante l'apertura del contatto, nel circuito è stato introdotto un elemento come una griglia di estinzione dell'arco. C'è un fermo per fissare il corpo della macchina.
La selettività, come caratteristica della protezione del relè, è la capacità di rilevare un'unità di sistema difettosa e di escluderla dalla parte attiva dell'EPS.
La selettività degli automi è la loro capacità di lavorare alternativamente. Se questo principio viene violato, sia gli interruttori automatici che il cablaggio elettrico si surriscaldano.
Di conseguenza, potrebbero verificarsi un cortocircuito sulla linea, la bruciatura dei contatti fusibili e dell'isolamento. Tutto ciò porterà al guasto degli apparecchi elettrici e al fuoco.
Diciamo che c'è un'emergenza su una lunga linea elettrica. Secondo la regola principale della selettività, viene attivata per prima la macchina più vicina al luogo del danno.
Se si verifica un cortocircuito in una presa di un normale appartamento, sul pannello deve essere attivata la protezione della linea di cui fa parte questa presa. Se ciò non accade, è il turno dell'interruttore sul pannello e solo dietro di esso - quello di ingresso.
Selettività assoluta e relativa della protezione
Viene definito il concetto di selettività GOSTotm IEC 60947-1-2014. Esistono due tipi di selettività: assoluta e relativa. Se la protezione è coordinata in modo tale da operare esclusivamente all'interno dell'area protetta, ciò indica la sua assoluta selettività.
In queste circostanze la massima corrente di selettività diventa pari al massimo potere di interruzione dell'interruttore posto sotto.
L'attivazione come backup, quando non si è verificato un arresto nell'area problematica, è chiamata protezione relativamente selettiva.In questo caso, gli interruttori posti sopra sono spenti.
Se il valore di corrente specificato per l'interruttore viene superato, ad es. in assenza di grandi sovraccarichi, la protezione selettiva funziona quasi senza problemi. È molto più difficile ottenere questo risultato con i cortocircuiti.
Le aziende pubblicano dati sui prodotti fabbricati sul corpo del dispositivo e sui loro siti web. È importante leggere correttamente marcatura delle macchine — i pacchetti di interruttori sono formati solo secondo le tabelle di uno specifico produttore. Va tenuto presente che i gruppi organizzati su base relativa hanno un gran numero di funzioni.
Per verificare la selettività tra la macchina sopra e sotto, trovare l'intersezione tra verticale e orizzontale. Garantire la selettività è un compito molto importante quando si alimentano i consumatori appartenenti a una categoria speciale.
In sua assenza, il processo produttivo potrebbe arrestarsi, le linee potrebbero essere danneggiate, i sistemi di condizionamento dell’aria, i sistemi di rimozione dei fumi e altri potrebbero essere spenti.
Tipi di schemi di connessione selettivi
Oltre alla selettività assoluta e relativa, esistono altri 7 tipi di protezione selettiva:
- zona;
- tempo-corrente;
- energia;
- temporaneo;
- pieno;
- parziale;
- attuale
Per garantire la necessaria selettività dell'autoprotezione delle reti elettriche con interruttori automatici, vengono utilizzati diversi metodi. Ma comunque è importante installare correttamente l'interruttore, seguendo lo schema selezionato e le regole di installazione.
Tipo n. 1: protezione totale e parziale
Protezione totale significa che se una coppia di interruttori automatici è collegata in serie, la comparsa di sovracorrenti provoca lo spegnimento di quello situato vicino alla zona del guasto.
La protezione parziale funziona secondo lo stesso principio della protezione totale, ma solo dopo che la corrente ha raggiunto la soglia impostata.
Se la selettività è assicurata al più piccolo dei valori attuali di due AV, c'è motivo di parlare di selettività completa tra di loro. In questo caso il valore massimo della corrente di cortocircuito stimata dell'impianto sarà in ogni caso uguale o inferiore al valore della corrente dei due interruttori.
Tipo n. 2: tipo di selettività corrente
L'indicatore principale della selettività corrente è il segno di corrente massimo. Dall'oggetto all'input, i valori sono disposti in ordine crescente. Il funzionamento di questa selettività di protezione si basa sulle stesse basi di quella della selettività temporale.
L'unica differenza è che la velocità dell'otturatore si basa sul valore corrente: quando il punto di cortocircuito si avvicina all'ingresso, le letture della corrente di cortocircuito aumentano. L'orario di spegnimento potrebbe essere lo stesso.
La zona danneggiata a causa di un cortocircuito è determinata dall'impostazione dell'intervento per diversi valori di corrente. La piena selettività può essere raggiunta solo in condizioni in cui la corrente di cortocircuito è bassa e nell'intervallo tra due interruttori sono presenti apparecchiature con notevole resistenza elettrica.In questa situazione, le correnti di cortocircuito differiranno in modo significativo.
Questo tipo di selettività viene utilizzata principalmente nei quadri finali. Questo combina una corrente nominale di valore insignificante e una corrente di cortocircuito con un'elevata impedenza dei cavi di collegamento.
Questa opzione di selettività è economica, semplice e funziona istantaneamente. Spesso però la selettività indicata può essere parziale perché la corrente più alta è solitamente piccola.
Quando i valori di Isd1 e Isd2 sono uguali o estremamente vicini, allora Is - la corrente di selettività massima è pari a Isd2. Se questi valori sono molto diversi, Is = Isd1.
La condizione per garantire la selettività di corrente sono le seguenti disuguaglianze: Ir1/Ir2 > 2 e Isd1/Isd2 > 2. In questo caso la selettività massima è Is = Isd1.
Gli svantaggi includono il rapido aumento del livello di protezione contro le correnti elevate. È impossibile scollegare rapidamente una catena danneggiata se una delle macchine risulta difettosa.
Quando si calcolano le impostazioni della protezione di corrente, è necessario tenere conto delle correnti effettive che passano attraverso gli interruttori automatici che funzionano in modalità automatica.
Tipo n. 3: opzione ora e ora-corrente
Quando in un circuito sono presenti più interruttori automatici che hanno le stesse caratteristiche di corrente, ma tempi di tenuta diversi, in caso di malfunzionamento si assicurano a vicenda. Quello che si trova nelle immediate vicinanze del sito danneggiato funzionerà immediatamente, quello successivo funzionerà dopo un po' di tempo, ecc.
Nel caso della selettività tempo-corrente i dispositivi di protezione reagiscono non solo alla corrente ma anche alla durata della reazione. Ad un certo valore di corrente, dopo un certo tempo di ritardo, la protezione viene attivata, la distanza dalla posizione del guasto è inferiore. La parte operativa dell'installazione non si spegne.
La combinazione della selettività di corrente e di tempo aumenta l'efficienza di intervento. Quando Isc B< Irm A, la selettività è completa e il funzionamento avviene istantaneamente. AB, situato in alto, è dotato di due impostazioni: Im A e Ii A. La prima è un'interruzione selettiva della corrente, la seconda è una risposta istantanea.
Tipo n. 4: selettività energetica delle macchine
Con la selettività energetica gli spegnimenti avvengono all'interno del corpo macchina. La durata del processo è così breve che la corrente di cortocircuito non ha il tempo di avvicinarsi al suo valore limite.
Il sistema di protezione tempo-corrente è considerato complesso. Ciò coinvolge non solo la reazione alla corrente, ma anche il tempo durante il quale questa avviene.
All'aumentare della corrente diminuisce il tempo di risposta della macchina. La base di questo tipo di selettività è la regolazione della protezione in modo tale che, da parte dell'oggetto protetto, funzioni più velocemente a tutti i valori di corrente di soglia, rispetto all'interruttore automatico all'ingresso.
Tipo n. 5: schema di difesa a zona
Il metodo a zone è complesso e costoso, quindi viene utilizzato principalmente nell'industria.Non appena le soglie attuali raggiungono il massimo, i dati vengono inviati al centro di controllo e la macchina selezionata viene attivata. Una rete elettrica con questo tipo di selettività prevede appositi sganciatori elettronici.
Quando viene rilevata una violazione, un segnale viene inviato dall'interruttore situato in basso al dispositivo situato in alto. La prima macchina deve rispondere entro un secondo. Se non reagisce, viene attivato il secondo.
Confrontando questo tipo di selettività con la selettività temporale, puoi vedere che il tempo di risposta in questo caso è molto più basso, a volte centinaia di millisecondi. Si riducono sia la percentuale di intervento sul sistema che la percentuale di danneggiamento. Le influenze termiche e dinamiche sulle parti dell'installazione sono ridotte. Il numero dei livelli di selettività è in aumento.
Nel caso della selettività di zona, la protezione posta sul lato alimentatore interviene se si prende come punto di partenza il luogo del cortocircuito. Finché la macchina non viene azionata, viene esercitato un controllo per garantire che il dispositivo di protezione sul lato carico non dia un segnale simile.
Ma tale selettività richiede la presenza di una fonte di alimentazione aggiuntiva. Pertanto, l'uso razionale di questo tipo di selettività è in sistemi con parametri di corrente di cortocircuito elevati e una corrente significativa. Si tratta di dispositivi di commutazione e distribuzione posizionati a valle di generatori e trasformatori.
Calcolo della selettività delle macchine
Letterato selezione della macchina e l'impostazione corretta è il principio base per mantenere la selettività degli interruttori automatici. La selettività per l'interruttore posto in prossimità della sorgente garantisce il rispetto del requisito: Is.o.last ≥ Kn.o.∙ I k.prev.
Ecco Iс.о per ultimo. - il valore corrente che fa intervenire la protezione. Ho k.pred. — corrente di cortocircuito nel punto terminale della zona interessata dall'azione della macchina, situato lontano dalla fonte di energia. No. — coefficiente di affidabilità. Il suo valore dipende dalla diffusione dei parametri.
L'allineamento tс.о.last ≥ tк.prev.+ ∆t dimostra selettività nel caso della regolazione AV dipendente dal tempo. tс.о.last, tк.prev. — intervalli di tempo per l'azionamento degli interruttori situati a grande distanza dalla fonte di alimentazione e situati nelle vicinanze. ∆t è un parametro prelevato dal catalogo e denota il grado di selettività temporale.
Mappa di selettività e regole per la sua creazione
Le caratteristiche tempo-corrente di tutti i dispositivi inclusi nel circuito della rete elettrica sono rappresentate su una mappa di selettività. Lo scopo della sua compilazione è quello di garantire la massima protezione alle macchine. La base della protezione degli interruttori è il principio secondo cui gli interruttori sono collegati uno dopo l'altro rigorosamente in serie.
Esistono numerose regole necessarie quando si crea una mappa di selettività:
- Le installazioni devono avere una fonte di tensione.
- Tutti i punti di progettazione importanti dovrebbero essere chiaramente visibili. Tenendo conto di questo requisito, è necessario scegliere una scala.
- La mappa indica le proprietà protettive, i parametri minimi e massimi di cortocircuito nei punti del sistema.
Spesso gli standard di progettazione vengono violati e nei progetti mancano le mappe di selettività. Ciò potrebbe comportare interruzioni dell'alimentazione elettrica ai consumatori.
La mappa fornisce un quadro completo del coordinamento delle impostazioni. Offre l'opportunità di confrontare il funzionamento delle macchine in base a caratteristiche come la selettività.
Le varietà di assi tempo-corrente sono la base non solo per costruire mappe di selettività per la protezione corrente sotto forma di interruttori automatici, ma anche per le sue altre tipologie: fusibili, relè. Tipicamente una carta contiene 2-3 caratteristiche AB. L'asse delle ascisse mostra il valore corrente in kV e l'asse delle ordinate mostra il tempo in secondi.
Conclusioni e video utile sull'argomento
Problemi con il funzionamento degli interruttori automatici e la loro eliminazione:
Disegnare una mappa di selettività utilizzando un programma speciale:
Un utilizzo affidabile e sicuro del cablaggio elettrico è impossibile senza tenere conto della selettività delle macchine. Conoscendo i punti principali della creazione di protezione selettiva, puoi selezionare con competenza l'attrezzatura per il tuo progetto tecnico.
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Domanda: come costruire una mappa di selettività quando si utilizzano, ad esempio, fusibili all'inizio della linea di alimentazione e un interruttore alla fine della linea, se nella caratteristica tempo-corrente dei fusibili sono tracciate le correnti di carico in A sull'asse delle ascisse e nella caratteristica dell'interruttore sono riportate le correnti di intervento come multipli delle correnti nominali dell'interruttore in kA