Селективност (електронна) — определение и принцип при късо съединение

Селективност (наричана още дискриминация) в електрическите разпределителни мрежи означава свойството на защитните апарати така да работят, че при повреда (напр. късо съединение) да изключва само най-близкият към мястото на повредата прекъсвач или предпазител, без да се нарушава захранването на останалата част от системата. За да се постигне селективност, се анализират и съпоставят няколко основни характеристики на прекъсвачите и предпазителите: криви време–ток (time–current curves), пиков ток (Ipeak) и пропуснатата енергия (I²t).

Ключови характеристики, които влияят върху селективността

• Криви време–ток (TCC): тези графики показват колко бързо ще реагира даден защитен апарат при определен натоварващ ток. Селективността се постига чрез правилно подреждане на TCC на последователни апарати така, че долният по веригата апарат да сработи преди горния при една и съща повреда.
• Ipeak: първоначалният пиков ток при късо съединение. Апарати с токово ограничение намаляват Ipeak, което може да улесни селективност между последователни нива.
• I²t (пропусната енергия): мярка за топлинното въздействие върху защитения елемент по време на повреда. Сравняването на I²t на два апарата помага да се прецени кой ще “прегрее” и сработи първи.

Как се постига селективност при късо съединение

• Избор и подреждане на апаратите по време–ток: най-често се оставя времево разстояние (time grading), т.е. нагоре по веригата се задава по-голяма време-закъснение или по-висок праг за сработване от долния апарат.
• Използване на токово-ограничаващи прекъсвачи или предпазители: те намаляват Ipeak и общата енергия на повредата, което може да позволи селективност, която иначе би била невъзможна при нетоково-ограничаващи апарати.
• Комбинация от различни типове апарати (например предпазител + прекъсвач): производителите често дават таблици за селективност при типични комбинации.
• Комуникационно базирани решения (Zone Selective Interlocking, цифрови релета): чрез обмен на сигнали апаратите могат да координират изключванията и да постигнат бърза и точна селективност без големи времеви граници.

Механизъм при късо съединение

При възникване на късо съединение токът през веригата рязко се увеличава. Долният (по-близкият до повредата) апарат е проектиран да реагира за много кратко време при такъв ток. Ако този апарат ограничи тока (или изключи преди горния да достигне своя праг), общото въздействие върху горния апарат е намалено. Накратко: селективността „работи“, когато характеристиките на апаратите са подбрани така, че само локалният защитен елемент да отпадне при дадена повреда.

Ограничения и практически бележки

• Пълна (идеална) селективност не винаги е възможна — при много високи късо съединителни токове или когато апаратите имат подобни TCC, може да се постигне само частична селективност.
• Доколкото някои формули или твърдения за „награване“ на прекъсвача нагоре по веригата могат да се срещнат в литературата, физическито увеличаване на съпротивлението чрез нагряване на апарата е минимално и селективността се постига главно чрез различни токово-времеви характеристики и токово-ограничаващи ефекти, а не чрез съществено изменение на импеданса на прекъсвача.
• Необходимо е съгласуване със спецификациите и таблиците за селективност, предоставяни от производителите. Производителите често посочват „максимално ниво на селективност“ за конкретни комбинации от апарати.
• За проектиране и проверка на селективността се използват софтуерни инструменти и измервания на място. Винаги консултирайте проектант или квалифициран електротехник при промени в конфигурацията на защитата.

Практически съвети

• Започнете с изготвяне на схема на защитата и събиране на TCC и I²t данни за наличните апарати.
• Проверете комбинации и градиране на времената; при нужда използвайте апарати с регулируеми настройки.
• Разгледайте възможността за токово-ограничаващи устройства или комуникационно базирани защитни схеми за по-висока селективност.
• Документирайте резултатите и съхранявайте селективни таблици/диаграми във файлове за експлоатация и поддръжка.

В заключение, селективността при късо съединение е въпрос на съвместим избор и настройка на защитните апарати — чрез анализ на TCC, Ipeak и I²t, използване на токово-ограничаващи характеристики и прилагане на подходящи архитектури и комуникации може да се осигури надеждно и безопасно изключване само на засегнатата част от системата.

Търсене по буква