Selektivita jističů, RCD: co to je

Název zní jako název doktorské disertační práce na katedře fyziky a matematiky. Ve skutečnosti je to situace, se kterou se neustále setkáváme jak v našich domovech, tak ve velkých podnicích nebo kancelářích. Přeložíme-li frázi „selektivita jističů“ do dostupného jazyka: každý proudový chránič musí fungovat selektivně. Stále to není jasné? Pak se podívejme na toto téma podrobněji.

Představme si společný byt z 50. let minulého století. Společné komunikace, jedna elektrická síť s jedním metrem na chodbě. A slavné keramické „zástrčky“, které jsou dnes všude nahrazeny automatickými spínači.

Jednomu ze sousedů v jeho pokoji zkratovala elektrická žehlička. Samozřejmě vypadly pojistky a všechny místnosti v bytě byly bez proudu. A důvodem je právě lokální mikronehoda na jedné z větví energetického systému bytu.

Toto je jasný příklad systému neselektivní ochrany, kdy je na mnoha objektech instalováno pouze jedno ochranné zařízení.

Souhlaste, pokud by každý nájemník v místnosti měl svůj vlastní vstupní panel s jističi, problém v jednom bytě by nevedl ke ztrátě napájení v několika zařízeních.

Dnes jsou společné byty minulostí; každý byt má samostatné elektrické vedení s jističem u vchodu.

Je problém vyřešen? Na stupnici vchodu – jistě. A ve stejném bytě?

Opět typická situace: praskl drát stolní lampy a způsobil zkrat. Zároveň v celém bytě zhasnou světla, přestane fungovat lednička a televize. Proč? Opět zde není žádná selektivita strojů.

Důležité! Bezpečnostní požadavky: Pravidla elektroinstalace (EIR) považují selektivní ochranu za jeden ze způsobů, jak zajistit bezpečný provoz elektrických instalací.

Je jasné, že žádná komise nebude kontrolovat váš byt nebo soukromý dům, zda splňuje všechny požadavky elektroinstalačního řádu. Pokud je však zařízení přijato v souladu s projektem nebo SNiP, certifikát o uvedení do provozu nemusí být schválen. To platí zejména pro průmyslové a kancelářské prostory a také místa, kde se shromažďuje velké množství lidí (divadla, obchody, školy atd.).

Jak funguje selektivní ochrana?

Tento koncept zahrnuje několik metod selektivního vypnutí.

Současná selektivita

Podle Ohmova zákona je proud v jakékoli části obvodu stejný. Pokud je tedy několik jističů umístěno v sérii, jako první bude fungovat ten s nejnižším vypínacím proudem. Pokud jsou linky uspořádány paralelně, pak na vstupu obdržíme maximální hodnotu proudu (součet hodnot každé „větve“). Při stejném vypínacím proudu v každém jističi se vypnou současně v celém obvodu. A pokud má ochranné zařízení umístěné v blízkosti spotřebiče nižší provozní proud, bude vypnuto pouze ono.

Zvažme princip fungování pomocí jednoduchého příkladu správně organizovaného bytového rozvaděče.

• technické podmínky pro napájení objektu: 9 kW (ochranný jistič 40 A);
• jednofázové připojení;
• neutrální vodič (PE) může být s jističem nebo bez něj;
• propojené místnosti: chodba, koupelna, kuchyň, obývací pokoj, ložnice;

Správná selektivita ochrany je znázorněna na obrázku:

Rozdělme diagram do sektorů:

1. Limit vstupního proudu je určen vstupním jističem: 40 A. To znamená, že pokud celkový proud v celém rozvětveném vedení překročí tuto hodnotu (např. při zkratu), napájení se zastaví. Jak již víme, taková nehoda opustí všechny prostory zařízení bez „světla“.
2. Dále jdeme ve skupinách a organizujeme druhou úroveň obrany (úvodní stroj je třetí „obranná linie“, pokud ostatní nepomohou):

Informace: Zda nainstalovat nebo neinstalovat RCD, je v zásadě na rozhodnutí každého vlastníka objektu. Selektivita ochrany může být také dosažena konvenčními jističi.

Takto funguje selektivní ochrana organizovaná podle principu rozdílu provozních proudů. Vraťme se na začátek oddílu: v nouzové situaci se síla proudu rychle zvýší a spustí se jistič s minimálním vypínacím proudem. Problém prostě nedosahuje druhé a třetí linie obrany.

Existují však podmínky, za kterých bude nadproudová síla okamžitě dostatečná k vypnutí jističe třetí úrovně ochrany:

• Pokud v elektrickém spotřebiči dojde ke zkratu nebo nadměrnému proudovému zatížení, nadproudy se tak rychle nezvyšují. Část zátěže přebírá samotný napájecí kabel zařízení, který (zahřátím) odlišuje prudký proudový ráz.
• V případě, že dojde ke zkratu na napájecím kabelu (vedení, na kterém jsou instalovány zásuvky), dosáhne nadproud téměř okamžitě své maximální hodnoty. Ochranné jističe všech úrovní mohou pracovat současně.

Časová selektivita

Pokud aktuální mapa selektivity ochrany nemůže zajistit selektivitu nouzového vypnutí, použije se další práh odezvy: podle doby zpoždění otevíracího mechanismu. Existují takzvané „pomalé“ a „rychlé“ stroje. Nabízí se otázka: proč je potřeba ochrana se zpožděnou reakcí?

• Za prvé, v elektrických instalacích se často krátkodobě vyskytují proudová přetížení, která nejsou pro vedení nebezpečná. “Vysokorychlostní” jistič bude neustále vypínat a narušovat normální provoz.
• Za druhé, takto je zajištěna časová selektivita. Proto při výběru jističů pro vlastní napájecí panel věnujte pozornost časově-proudové charakteristice zařízení. Vypadá to takto: B40 (C16, D32). Je to tato hodnota, která určuje, který stroj bude fungovat jako první, všechny ostatní věci jsou stejné.

Samozřejmě zůstane zachována i proudová ochrana ve stroji. Jednoduše se kromě prahové hodnoty proudové odezvy určí i doba zpoždění rozepnutí kontaktu. Při správném použití těchto parametrů je možné sestavit řetězec selektivní ochrany tak, že jako první se spustí spínač umístěný blíže k problematickému spotřebiči (nebo nouzové části obvodu). V tomto případě zůstane druhý a třetí stupeň ochrany funkční a nedojde k přerušení hlavního napájení objektu.

Při konstrukci mapy selektivity v ochraně relé je strategie založena na postupném zvyšování prahových hodnot proudové odezvy a na přesném výpočtu doby zpoždění na každém následujícím jističi. Časový rozdíl mezi zpožděními následujících stupňů se skládá z doby detekce nadproudu (zkrat, přetížení) na straně spotřebiče a také z přirozené setrvačnosti vybavovacího zařízení na straně elektrocentrály.

Tyto charakteristiky jsou analyzovány porovnáním parametrických křivek čas-proud.

Položením grafů na sebe je možné určit hierarchii uspořádání jističů v obvodu.

Je zajímavé, že normální selektivní ochrany lze dosáhnout pouze použitím časových charakteristik (bez rozdělení proudového omezení). Rozdělení proudu může být u všech jističů stejné a vypínání spouští bude probíhat v přísném hierarchickém pořadí: od spotřebiče ke zdroji energie.

V tomto případě je zpoždění odezvy nastaveno tak, aby první stroj od spotřebitele (v nouzové situaci – problémová oblast) fungoval okamžitě. Ten, který následuje za ním, udržuje kontakty sepnuté a dodává energii do zbytku obvodu.

Obrázek názorně ukazuje, jak je možné zorganizovat rozvětvené spojení na ochranných strojích se stejným nastavovacím proudem. Bezpečnost je zajištěna pomocí postupného vypínání v průběhu času a na různých úrovních.

Energetická selektivita

Tento způsob ochrany nelze považovat za izolovaný. Jde jen o to, že k jeho organizaci se používají speciálně navržené jističe.

Když dojde ke zkratu, takové stroje vykazují rychlost odezvy měřenou v jednotkách milisekund. Hierarchie řetězce jističů je postavena podle obvyklého principu: rychlá zařízení jsou daleko od spotřebitele, pomalá jsou blíže k napájení.

Výpočet je nejprve proveden teoreticky na základě pasových údajů přepínačů a poté jsou provedeny praktické testy. Teprve poté může být systém považován za bezpečný a akceptován konstruktéry.

Do této kategorie lze zařadit selektivní ochranu pomocí proudových chráničů. K těmto účelům se používá i speciální zařízení.

Co je selektivní RCD a jak se liší od konvenčního?

Každý uživatel těchto strojů ví, že při jakémkoli podezření na nebezpečí (z pohledu RCD) je okamžitě odpojen celý obvod. Z tohoto důvodu mnoho elektrikářů odmítá instalovat zařízení na zbytkový proud do selektivních obvodů. To zpochybňuje bezpečnost elektrického připojení k domácím spotřebičům.

Proto výrobci vyvinuli RCD s dlouhou dobou odezvy. Ukazuje se, že při tradičním zapojení fungují tradiční jističe dříve než proudové chrániče.

Na obrázku obvod vypadá jako normální projekt, ve skutečnosti se jedná o selektivní ochranu pomocí RCD.

Navíc k vypnutí dochází pouze na úrovni, kde k problému došlo. Havárie na jednom vedení nejenže nevede k přerušení dodávky elektřiny do celého zařízení, ale také zjednodušuje hledání vadné elektroinstalace.

Pro informaci, typy selektivních RCD

Pro zachování principu časové selektivity musí být délka intervalu různá: pro každý úkol vlastní. Existují dvě typické klasifikace:

• Napište “S”. Doba zpoždění se pohybuje od 0.145 do 0.5 sekundy. To je pomalejší než tradiční bezpečnostní zařízení. Organizace napájení vypadá takto: Na každou koncovou skupinu spotřebitelů (nebo jednotlivého spotřebitele) je instalováno tradiční ochranné zařízení. Tedy citlivé a s rychlou dobou odezvy. A na vstupu do obecné skupiny nebo na jediném elektrickém vstupu zařízení je instalován selektivní RCD. V případě „standardní“ poruchy se okamžitě spustí koncové stroje a ochrana vstupu zůstane „na spoušti“ a vydrží požadovaný čas. A pokud podle parametrů havárie nefungují koncové proudové chrániče, vstupní jistič po 0.15–0.5 sekundy stále vypne napájení a poskytuje bezpodmínečnou ochranu.

• Napište „G“. Zařízení tohoto typu mohou v době odezvy překonat i tradiční ochranná zařízení. Ke spuštění dochází v rozsahu 0.06–0.08 sekundy. Takové RCD se samozřejmě nepoužívají v každodenním životě a tradičních kancelářských prostorách. Tato profesionální zařízení jsou instalována na místech, kde zpoždění i 1 desetiny sekundy může vést ke katastrofě.

Zónová selektivita

Technicky vzato se jedná o formu časové selektivity. Princip fungování mění technologická správa. Mezi aktuálními analyzátory na každém stroji je organizována jedinečná výměna dat. Výsledkem je, že pokud dojde k výpadku proudu v jedné zóně, vypne se pouze tato zóna. Hierarchie však není nezbytně zachována: sektor vypnutí může být na jakékoli úrovni.

Existují dva způsoby správy budov:

1. V každém sektoru (zóně) jsou namontovány měřicí přístroje bez akčních členů. Poskytují informace řídicímu modulu, který „rozhoduje“ o přerušení napájení konkrétní zóny. Jako akční člen lze použít elektromagnetický stykač. V tomto případě regulátor určí, zda existují podobné informace ze strany napájení. Pokud ochranné zařízení nepracuje na vyšší úrovni, je odpojen pouze konkrétní spotřebič. Pokud dojde k nehodě v celém řetězci, vypnou se jističe v hierarchii výše.
2. Zajištění kratší doby odezvy ochrany v požadovaném sektoru zavedením dalšího vybavení. Zesilovací systém bude vyžadovat další zdroj energie. Výhodou tohoto ochranného schématu je, že není potřeba vybírat vypínací zařízení na základě časové selektivity. Kromě toho lze zajistit velký počet úrovní selektivní ochrany. Metoda vyžaduje vysoce kvalifikovaný personál a vysoké finanční náklady. Proto je takové rozhodnutí učiněno výhradně pro komplexní a odpovědné radiální napájecí systémy.

Ať už zvolíte jakoukoli metodu selektivní ochrany, vše začíná přesnými výpočty.

Mapa selektivity ochrany

Neexistují žádné ideální možnosti zásobování potravinami. Různé režimy zatížení znamenají různé nouzové situace. Právě mapa selektivity umožňuje virtuálně vidět činnost reléové ochrany. Modelováním návrhu na papíře mohou inženýři zajistit, aby ochrana fungovala správně ve všech režimech. Rozvětvené obvody se vyznačují přítomností ochranných zařízení s různými časově-proudovými charakteristikami. Pro příklad si vezměme jakýkoli kulomet a definujme jej jako „naši ochranu“.

Zbývající zařízení v diagramu budou nazývána sousední. Hlavním principem správné organizace je, že časově-aktuální charakteristiky všech zařízení by se neměly protínat na stejné lineární úrovni. Pokud nakreslíme časovou osu jako souřadnicovou osu, mezi kroky selektivity by měla být mezera. To je vidět pouze na grafech. Toto je mapa selektivity: kombinuje vlastnosti sousedních ochran.

Informace: Pro jednoduchá schémata organizace selektivní ochrany není nutná konstrukce map. Pokud neexistují žádné sousední úrovně, kompatibilita se nepočítá.

Pro tvorbu map je lepší použít speciální počítačové programy. I když profesionální inženýři mohou snadno kreslit grafy tužkou. Po vykreslení všech parametrických křivek je v grafu zkontrolován jejich průsečík. Když taková situace nastane, zkontroluje se kritičnost: možná nebude potřeba nic měnit. Pokud nejsou elektrická vedení na sobě závislá, oddělení nic nemění.

V ostatních případech je nutné zajistit časový rozdíl podél časové osy minimálně 0.25 sekundy.

Navíc, i když se selektivity v době odezvy překrývají, separace může být organizována podle rozdílu v vypínacím proudu. Zpravidla se používají oba způsoby, s tím lze počítat při konstrukci mapy, nebo to ponechat v praktické rovině.

Málo používané ochranné systémy

• Směrový systém pracuje na principu vektoru proudu a napětí. Mezi nimi je vždy fázový posun. Ochranná zařízení analyzují rozdíl a v případě potřeby vypnou zařízení v požadovaném sektoru.
• Diferencovatelný systém porovnává odchylky parametrů na začátku přívodního vedení a přímo na jednotce. Pokud odchylky dosáhnou stanovené hodnoty, je situace považována za havarijní. Taková selektivita je vyžadována, pokud je energie dodávána do velmi výkonných jednotek.

Celkový

Materiál je stejně vhodný pro začínající elektrikáře a energetická oddělení velkých podniků. Samozřejmě, doma není třeba komplikovat obvod: stačí zajistit selektivitu vypínacím proudem.

Související videa