Что такое селективность автоматических выключателей + принципы расчета селективности

Выявление повреждённых компонентов в электрических сетях и системах осуществляется при помощи защиты. Подобная защита имеет селективное действие. Благодаря этой особенности, возможны надёжная и длительная работа электрооборудования, а также безопасность его обслуживания техническим персоналом.

Основные задачи селективной защиты

Селективность – это процесс, означающий выбор (отбор). Этот термин применим к разным отраслям и направлениям деятельности человека. Например, в химии, при протекании химических реакций, ведут речь об индексе селективности. При этом рассматривают избирательность химических превращений.

Что касается человека, то его восприятие окружающего мира, выбор информации, а также её запоминание носят избирательный характер.

Что же такое селективность в электрике, и для чего она нужна?

К задачам электрической селективной защиты относятся:

• гарантия безопасности оборудования и обслуживающего персонала;
• моментальное установление места повреждения и отключение только неисправного участка;
• уменьшение отрицательных результатов влияния аварии на другие узлы и части электроприборов;
• минимизация повреждений на неисправном участке;
• гарантирование максимальной беспрерывности работы электросистемы;
• достижение простоты эксплуатирования электрического оборудования.

К тому же селективность снижает последствия коротких замыканий и нагрузку на устройство.

Основные функции

Итак, основными функциями селективной защиты являются:

• обеспечение безопасности электроприборов и сотрудников;
• мгновенное определение и отключение зоны питания, в которой произошла поломка, без других отключений, которые прекратят подачу электроэнергии в местах стабильной работы техники;
• снижение влияния негативных последствий на остальные части электромеханизмов;
• уменьшение нагрузки на составные установки и предотвращение поломок в неисправной зоне;
• обеспечение максимально возможного непрерывного электроснабжения высокого качества;
• обеспечение беспрерывности рабочего процесса;
• обеспечение квалифицированной поддержки в том случае, если сама защита, отвечающая за размыкание, придет в неисправность;
• поддержка оптимального функционирования установки;
• обеспечение простоты в эксплуатации и экономической эффективности.

Селективность защиты абсолютная и относительная

Рассматривая подробно, что такое селективность, выделяют два вида избирательного действия.

Особенности дифференциальной защиты силового оборудования

По степени селективности защита делится на:

• абсолютную;
• относительную.

Перегорание предохранителей именно в той цепи, где произошло КЗ, носит название «абсолютной защиты».

Срабатывание автоматического выключателя поблизости от того места, где не сработал предохранитель, именуется «относительной защитой».

Внимание! Можно сказать, что от внутренних (собственных) замыканий предохраняет абсолютная селективная защита, а от внешних (соседних) и внутренних одновременно – относительная селективная защита.

Схема работы автоматов

Представление о том, что такое селективность, можно получить, если рассмотреть схему работы домашнего электрического щита.

При коротком замыкании на кухне или в другом помещении должен сработать только тот защитный аппарат, который относится к данной цепи. Автомат на вводе при этом не отключится и будет проводить электричество к остальным участкам. Если по каким-либо причинам выключатель для кухни не сработал, тогда неисправность проконтролирует автомат ввода, отключив питание во всех электрических цепях.

Селективность по сверхтокам

В первую очередь обозначим, что такое сверхтоки. Это показатели электрического тока, которые превосходят параметры тока номинального. Это касается в первую очередь силы и напряжения.

Поэтому селективность в данном случае координирует работу нескольких устройств по установленным показателям. При этом учитывается тот факт, что каждое устройство имеет свой диапазон срабатывания. Остальные же не реагируют на изменения параметров сети. То есть, получается следующая схема. Существует определенная селективность между двумя автоматическими выключателями, которые расположены в схеме последовательно.

Так вот со стороны нагрузки выключатель разрывает цепь. А со стороны подачи тока он находится в замкнутом состоянии. То есть, последний обеспечивает током все остальные участки цепи. Такая селективность называется частичная. Именно она обеспечивает неполную загрузку установки при необходимости устранить неполадки (короткое замыкание или перегруз) на одном участке. При этом остальные работают в штатном режиме.

Существует полная селективность, это когда срабатывает автоматический выключатель на входе, то есть, на питающем контуре. При этом второй выключатель, стоящий на нагрузке, не отключается. В принципе, в этом и нет смысла, потому что электрическая схема отключается в данном случае полностью.

Но тут необходимо пояснить, что существует определенная зависимость между номинальной силой тока и током перегрузки. Полная селективность обеспечивает любой показатель сверхтока. А вот в частичной действие двух выключателей совершенно происходит по-другому. Для этого учитывается селективность каждого выключателя, которая зависит от силы сверхтока. При этом сила тока, отключающая автоматический выключатель (селективное УЗО) на нагрузке должна быть меньше, чем на питании.

Существуют две основные причины, при которых есть необходимость отключать электрическую схему:

• Перегрузка сети.
• Короткое замыкание.

Во-первых, зона перегрузки встречается больше и чаще. Во-вторых, для защиты от этой причины в цепь устанавливается в основном тепловая защита.

Зона короткого замыкания – это диапазон величин силы тока, который превосходит номинальный в восемь-десять раз. Поэтому в данном случае используется магнитная защита. Такое событие маловероятно в электрических цепях, которые собраны грамотно. Но, как говорится, береженного бог бережет.

Виды селективных схем подключения

Защитная аппаратура по селективности подразделяется на несколько видов. К таковым относятся следующие виды защит:

• полная;
• частичная;
• токовая;
• временная;
• времятоковая;
• энергетическая.

Максимальная токовая защита

На каждом из них нужно остановиться отдельно.

Защита полная и частичная

При такой защищённости цепи подразумевается последовательное подключение аппаратов. В случае возникновения сверхтока сработает тот автомат, который ближе всего к месту повреждения.

Важно! Частичная избирательная защита отличается от полной селективности тем, что срабатывает лишь до установленного значения сверхтока.

Токовый тип селективности

Выстраивая в убывающем порядке величины токов от источника к нагрузке, обеспечивают работу токовой избирательности. Главной мерой здесь является предельное значение токовой метки.

Например, начиная от источника питания или ввода, автоматические выключатели устанавливают в последовательности: 25А, 16А, 10А. Все автоматы могут иметь одинаковое время на срабатывание.

Важно! Между автоматами должно быть высокое сопротивление цепи. Тогда они будут иметь эффективную избирательность. Повышают сопротивление путём увеличения протяжённости линии, включения участков с проводом меньшего диаметра или вставкой трансформаторной обмотки.

Временная и времятоковая селективность

Что значит селективная защита по времени? Особенностью такого построения схемы релейной защиты является привязка ко времени срабатывания каждого защитного элемента. Автоматические выключатели обладают одинаковыми токовыми параметрами, но имеют разную выдержку времени при срабатывании. Время срабатывания увеличивается по мере удаления от нагрузки. К примеру, самый ближний рассчитан на срабатывание после 0,2 с. В случае его отказа через 0,5 с. должен сработать второй. Работа третьего автоматического выключателя рассчитана через 1 секунду в случае несрабатывания первых двух.

Очень сложной считается времятоковая избирательность. Чтобы её организовать, необходимо выбирать приборы групп: A, B, C, D. У группы А наивысшая защита (применяется в электроцепях). Каждая из этих групп имеет индивидуальную реакцию на величину электрического тока и временную задержку.

Энергетическая селективность автоматов

Такая защита обусловлена свойствами выключателей, которые заложены производителем. Быстрое срабатывание – до того, как токи КЗ достигли максимума. Счёт идёт на миллисекунды, согласовать такую избирательность очень сложно.

Что такое зонная селективность

Определение данного покрытия избирательной защитой сети связано с особенностью её построения. Это достаточно дорогой и сложный способ. В результате обработки сигналов, поступающих от каждого выключателя, определяется зона повреждения, и отключение происходит только в ней.

Информация. Для обустройства такой защиты требуется дополнительное питание. Сигнал от каждого выключателя подаётся в контрольный центр. Отключения производятся электронными расцепителями.

Такие схемы рациональнее всего использовать на промышленных предприятиях, где системы обладают высокими значениями токов КЗ и значительными рабочими токами.

Что такое время-токовые характеристики?

Надеясь на подготовленность читателя, буду краток и расскажу только о том, что касается темы статьи. Буквы В, С и D — это главная характеристика электромагнитного расцепителя. Буквой обозначается диапазон токов мгновенного расцепления. В начале этого диапазона ЭМ расцепитель не должен сработать, в пределах диапазона — может сработать, а при сверхтоке, равном верхнему краю диапазона (и больше), — должен сработать. Границы диапазонов можно проиллюстрировать на упрощенных графиках для трех АВ с одинаковым номинальным током 10 А, но с разными характеристиками отключения:

Графики для одного номинального тока и разных характеристик расцепления

График работы теплового расцепителя, показанный плавной жирной линией, одинаков для всех трех автоматических выключателей. А вот диапазоны токов мгновенного расцепления (закрашены синим) — разные.

При сверхтоке до 11,3 А три наших выключателя выключаться не должны никогда. При увеличении тока время выключения уменьшается вплоть до секунд, а при работе в так называемой зоне токов КЗ время выключения может составлять десятки и даже единицы миллисекунд. Все токи, которые превышают отмеченные диапазоны, должны приводить к мгновенному расцеплению.

Подробно о время-токовых характеристиках автоматических выключателей можно узнать в ГОСТ IEC 60898-1-2020.

Расчет селективности автоматов

При рассмотрении вопроса, что такое селективность, необходимо иметь понятие, как её рассчитывают. Расчёты сводятся к правильному подбору защитного устройства, в частности, автомата.

Селективность для автоматов, расположенных поблизости к источнику питания, должна удовлетворять условию:

Iс.о.послед. ≥ Kн.о.* Iк. предыд.,

здесь:

• Iс.о.послед. – значение тока, вызывающего срабатывание защиты;
• Kн.о. – коэффициент надёжности отключения;
• I к. предыд. – ток КЗ в конце участка защиты.

В случае временной зависимости для расчётов избирательности используют такую формулу:

Tс.о.послед ≥ Tк.пред.+ ∆T,

где:

• Tс.о.послед и Tк.пред. – интервалы времени, через которые действуют отсечки выключателей;
• ∆T – временная точка избирательности.

Подбор автоматических выключателей при расчётах производят по таблицам.

Определение селективности автоматических выключателей

Определение «селективность» подразумевает защитный механизм и отлаженное функционирование некоторых устройств, состоящих из отдельных частей, последовательно соединенных друг с другом. Зачастую такими приборами служат различные виды автоматов, предохранителей, УЗО и т. д. Результатом их работы является предупреждение сгорания электромеханизмов в случае возникновения угроз.

Обратите внимание! Преимуществом данной системы является ее свойство отключать лишь необходимые участки, при этом вся остальная система остается в рабочем состоянии. Единственное условие — согласованность защитных устройств между собой.

Принцип логики

Для выполнения схем, использующих такой принцип, необходимы цифровые реле. Между собой реле соединяются линией «витая пара», кабелем ВОЛС или через телефонную линию (с использованием модема). С помощью таких линий приём (передача) информации осуществляется на диспетчерский пульт с разных объектов и между самими реле.

На приведённой Картинке 9, пояснён принцип работы логики. В каждом из 4-х цифровых реле применяется уставка по току, равная самой последней чувствительной ступени. Такая ступень имеет время срабатывания 0,2 с. Логическая селективность подразумевает возможность блокировки реле сигналом ЛО (логического ожидания). Такой сигнал подаётся по каналу от предыдущего реле защиты. Каждое из реле может передавать такие сигналы транзитом.

Как видно из рисунка, при КЗ в точке К1 все остальные реле, от сигнала ЛО, поданного реле К1, подвергнутся ожиданию. Реле К1 сработает и выполнит отключение. При КЗ в точке 2 аналогичным образом сработает реле К4.

Такие схемы построения логического управления требовательны к надёжности линий связи между элементами.

Селективность по току

Этот вид селективной защиты устанавливается в каждой электрической цепи в её начале. Если в электрической сети, состоящей из этих цепей, происходит короткое замыкание, ток увеличивается соответственно её импедансу. При этом индуктивность ограничивает скорость нарастания тока и существует некоторая минимальная величина его. Эта величина и является порогом срабатывания защиты.

При этом защитные устройства могут сработать и при несколько меньших значениях силы тока, если это необходимо. Но величина тока срабатывания должна находиться в диапазоне значений силы тока, которое будет больше чем при коротком замыкании за пределами области покрытия защиты. Пример токовой защиты цепи с трансформатором, подключенным между кабельными линиями электропередачи, показан на изображении ниже:

Преимуществом избирательности по току является возможность реагирования только на повреждения внутри защищаемой области и в привязке к потребителю, исключая аварии вне защищаемой области. Отличается быстротой срабатывания, небольшой стоимостью и схемотехнической простотой. В этом её преимущество. Недостатком является сложность настройки избирательности последовательно установленных устройств защиты при их расположении в соседних областях из-за похожести параметров процессов, определяемых аварийными ситуациями.

Принцип направленности

Расстановка автоматов и дальнейшая последовательность их срабатывания ориентируются на направленность тока. Для этого при помощи вектора напряжения задана какая-либо точка, относительно которой этот вектор получает фазовый сдвиг. По такому принципу реле будет чувствительно и к току, и к напряжению. Такую цепь можно установить и в отключаемой зоне, и зоне, не подлежащей отключению.

Важно! Для реализации таких схем нужны трансформаторы напряжения, чтобы с их помощью определять направление тока.

На приведённом выше рисунке можно увидеть, что защитное устройство D1 и управляемый им выключатель отреагируют на короткое замыкание в точке 1, а на замыкание в точке 2 – нет.

Какое токоограничение в селективности

Модульные автоматические выключатели имеют такой параметр, как класс ограничения тока, который фактически отражает скорость электромагнитного расцепителя. Казалось бы, чем быстрее, тем лучше, но для селективности имеет смысл поставить групповую машину с более медленным откликом, чтобы во время короткого замыкания на какой-либо исходящей линии она не работала вместе с автоматом этой линии.

Хотя нет никакой гарантии, что автомат с более низким классом ограничения тока будет работать медленнее, чем автомат с более высоким. Вряд ли все производители придерживаются единых стандартов по этому параметру. Но если на выходной линии можно поставить автомат с более высоким классом ограничения тока, то это стоит сделать.

Вам это будет интересно Вычисление площади поперечного сечения

Принцип дифференцирования

Его применяют там, где используются цепи с потребителями большой мощности. К таким потребителям относятся:

• электрические двигатели и генераторы;
• силовые кабели;
• шинные сборки;
• трансформаторы и иные преобразователи.

В этом решении используют отклонения фазных и амплитудных параметров тока в различных точках. Отклонение таких величин в точке А и точке В, на участке АВ, считается аварийным, и аппаратура выполняет отключение. Использование трансформаторов тока позволяет выполнять фильтрацию от различных посторонних электромагнитных процессов.

Защита срабатывает только на участке АВ, если IA>IB.

Защита, созданная по дифференциальному принципу, может быть двух видов: продольная и поперечная.

CS-CS.Net: Лаборатория Электрошамана

Макеты модульки ABB

Делаю мелкую заметку, потому что давно пора ей появиться: задрался я одно и тоже в комментариях рассказывать. И сразу предупреждаю: я сам учусь (и рад делать это всю жизнь, познавая мир), поэтому я пока не разобрался глубоко в том, как это всё работает. Но я достаточно понял, чтобы объяснить себе и всем на пальцах, почему в некоторых случаях автоматы будут срабатывать одновременно при коротком замыкании, а не друг за другом. Наука, область расчётов и само свойство того, чтобы при нештатных ситуациях отрубился только нижестоящий автомат в щите, называется селективность. Можно говорить «селективность соблюдается», а можно «рассчитать селективность», а можно «селективный автомат».

То, что я хочу пояснить, на самом деле просто и тупо. Но почему-то много народа на этом моменте спотыкается. Нас интересует, почему в варианте щита «вводной автомат на 50А и автомат в щите на 16А» не всегда будет вырубаться только мелкий автомат на 16А (например при замыкании в розетке), а часто ещё и весь вводной автомат. Вокруг этого тоже ходится всякая мистика, как вокруг УЗО. На форумах тоже дерутся на тему «А у меня вот стоит 50А на вводе и всё хорошо работает» или «А у меня стоит 32А на вводе и тоже сначала первым 16А выбивает, это потому что у меня ИЭК» или «А у меня и 50А выбивает и 10А выбивает одновременно и я затрахался производителей подбирать, чтобы не выбивало; поставил в квартирном щите ещё один автомат на 40А на ввод — так теперь все три выбивает». А ещё из-за этого народ начинает мыслить в немного не ту сторону. Например хочет поставить на ввод автомат категории отключения D (тут можно вспомнить про эти буквы), шоб не выбивало. И не понимает, что такой автомат вообще не сможет вырубить вводной кабель щита, если что-то случится.

А на самом деле всё крутится вокруг одной простой штуки: ТОК КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ. Вот именно из-за него у нас то соблюдается селективность, а то нет, и то все автоматы в цепочке срабатывают, а то только групповой. А то и групповой может не сработать, если он неверно выбран. Попробуем разобраться? Для тех, кто интересуется ещё плотнее, я нашёл АББшный справочник по селективности. Вот он: ABB_SelectivityGuide.pdf (3.5 Мб).

Вспоминаем простую физику из средней школы. Если кто помнит, там были всякие скучные задачки вида «В цепи с питанием 12 вольт находятся три сопротивления номиналами по 10, 3 и 8 ом. Рассчитайте ток в цепи и напряжение на каждом из сопротивлений». Все эти задачки были скучны, потому что они абстрактны. Вообще, абстрактное обучение — это жопа. Считается, что оно должно развивать широту и ассоциативность мышления, но на деле оно их убивает: нахрен запоминать что-то, если не понимаешь зачем запоминать? А вот когда тебе поясняют на примере, а потом говорят «действуй по тому же принципу», то обучение идёт в сто раз легче и интересней.

Так вот давайте попробуем сообразить, чего у нас будет в цепи, если случится короткое замыкание. Сначала надо понять, а вообще что для нас эта «цепь» и какая она. И вот тут-то и лежит самое интересное, про которое все и забывают. То что цепь питания нашей розетки начинается от силовой подстанции (ТП — трансформаторная подстанция или некоторый вид дур)! Вот как это всё может выглядеть:

Схема питания розетки от подстанции

Если это всё сообразить, то сразу же уже отметается куча идиотов, которые, например, заставляют ставить два автомата в вводном щитке дачного дома: один до счётчика, а другой — после. И поясняют это как «ну так при замыкании ток до счётчика не дойдёт, его этот автомат, который после счётчика стоит, и отключит и дальше не пустит». Это всё — полный бред и маразм. Вот как пойдёт ток: от подстанции, по кабелю, который питает дом, через щитовую дома, через этажный стояк, через этажный щиток, вводной автомат там, через кабель до квартирного щита, через его провода, через автомат в нём, через кабель розетки — и до самой розетки и до места замыкания.

Путь тока короткого замыкания (от подстанции)

Вот мы и получили нашу задачку из физики. Ведь кабели имеют внутреннее сопротивление, а подстанция способна выдать очень большой ток (представляете — мощный трансформатор в ней, который питает несколько домов, замкнуть накоротко). И вот этот вот ток течёт по всем кабелям и проводам, и ограничивается только внутренним сопротивлением этих кабелей.

Что нам там физика говорит про последовательное соединение? Она говорит, что общее сопротивление цепи будет равно сумме отдельных сопротивлений, а ток… а вот ток будет ОДИНАКОВЫЙ на всех участках этой цепи! То есть, получаем вот чего: ток, который потечёт от подстанции до розетки (через все щиты и автоматы в них) будет зависеть от:

• Мощности подстанции: чем она больше, тем меньше сопротивление самих обмоток трансформатора и больше ТКЗ.
• Сечения питающих кабелей: чем больше сечение кабеля (а оно зависит от того тока, который мы будем по нему гонять), тем меньше его сопротивление и опять же больше ТКЗ.
• Длины кабелей. Чем она больше — тем больше сопротивление кабелей и меньше ТКЗ.

Есть определённые методы, как всё это подсчитать. И в некоторых случаях (для всяких офисов и промышленных фигней) этот ТКЗ ОБЯЗАТЕЛЬНО надо считать. Этот момент я не изучал и хочу как-нибудь взять урок у камрада Alexiy. В любом случае для этого расчёта надо или докопаться до главного инженера здания, который должен поднять проект этого здания и вытащить оттуда данные. А если ему лень, не может или этого нет — то надо поднимать все данные на кабели, на модель трансформатора в подстанции — и считать всё самому.

Величина ТКЗ и отключающая способность.

Сначала потрепемся про этот момент. Вот все знают, что на автомате в квадратике есть некоторые цифры. Обычно это «6000» или «4500» для бюджетных серий. Это число тока замыкания в амперах (тот самый наш ТКЗ), который автомат сможет нормально и штатно отключить много-много раз. Представляете, как интересно и круто: маленький автомат в 17,5 мм шириной может погасить адскую плазму с током до 6000 ампер!

Причём оказывается, есть номинальная отключающая способность и предельная. Ток номинальной отключающей способности автомат должен отключить три раза за минуту и при этом должен и дальше работать как обычно. А в предельной — три раза за минуту выключить и дальше работать не обязан. Это знание меня навело на интересную мысль: в некоторых форумах про ИЭКовские и аналогичные китайские автоматы писали то, что они три раза замыкание отключают и потом ломаются. Так вот не мухлюет ли кто-то там с этими параметрами и не выдаёт ли предельную способность за номинальную?

Возвращаемся к ТКЗ. Так вот в некоторых случаях может быть вот какое западло. Например, снимаем мы помещение на каком-нибудь старом заводе. Подстанция там мощная, потому что рассчитана на кучу адских станков. Положим, нам выделили автомат на 50А. НО линия у нас длинная (например, метров 100 от щитовой цеха), и вместо кабеля сечением в 10..16 квадратов мы должны заложить кабель сечением на 35 квадратов, чтобы из-за длинной линии у нас не было потерь напряжения (эти сечения взяты от балды для примера).

И из-за этого может получиться так, что благодаря большому сечению кабеля мы получим большой ТКЗ. И иногда может ДАЖЕ не хватить обычной модульки: она просто не пройдёт по отключающей способности. То есть, обычный автомат на 50А просто ВЗОРВЁТСЯ при замыкании, а не отключит ввод. В этом случае нам понадобятся автоматы с большей отключающей способностью. Например, есть автоматы серии S200P, у которых она 10 кА (или дифавтоматы серии DS202C тоже на 10 кА) или серии S800 (10..25 кА). А в некоторых случаях вообще понадобится ставить автомат в литом корпусе (20..100 или выше кА), например TMax и TMax XT.

Тут тоже есть хитрая задумка производителей: например кабель из нашего примера на 35 квадратов вы просто не сможете запихать в обычную модульку на 6 кА. И вот не надо жилы кабеля для этого спиливать! Лучше задумайтесь, почему оно туда не лезет: может быть это сделано не просто так? Поэтому, когда мы собирали щит в СИТИ, то хоть нам и нужен был вводной автомат на 40А, но кабель у нас приходил туда на 70 квадратов. И вот поэтому для перестраховки (потому что данные про ТКЗ так и не удалось не из кого вынуть) был поставлен автомат с большой отключающей способностью. Во как!

Почему не всегда соблюдается селективность при замыкании?

Ну а теперь возвращаемся к нашей цепочке автоматов. Пущай у нас будет вводной автомат на 63А (поставим ПОБОЛЬШЕ, хехе, ШОП НЕ ВЫБИВАЛО) и автомат на розетку на 16А. Применим наши знания о том, что ТКЗ зависит от всех-всех цепей, начиная от подстанции и то что в момент замыкания ТКЗ будет ВЕЗДЕ одинаковый (цепь же последовательная!).

Ещё раз. За счёт того, что у нас последовательная цепь, ТКЗ в момент замыкания ВЕЗДЕ одинаковый: и в трансформаторе подстанции, и в проводах стояка, и в проводах к розетке.

Что получается? Я точно не знаю, какие ТКЗ бывают в каких домах, но знаю что в некоторых при КЗ рубится и автомат на 16А и ввод на 63А, а в некоторых — нет. Поэтому возьмём значение от балды так, чтобы пример сошёлся. Пусть ТКЗ будет равен в 600А. Это значит что 600А пошло через наш вводной автомат на 63А и через автомат на розетку на 16А.

Значения тока короткого замыкания и автоматы

Внимание, щас будет фокус! В последовательной цепи ток везде одинаковый. Это значит что в одну и ту же секунду 600А прошло через автомат на 16А. И он вообще прям гарантированно обязан отключить линию (даже если это будет D16, то при токах 160..320А он сработает). И в тот же самый момент времени те же 600А идут через вводной автомат на 63А. C63 сработает в диапазоне 315..630А, а наш ток в 600А в эти пределы попадает. И поэтому вводной автомат на 63А тоже совершенно честно ОБЯЗАН сработать.

Причём если воткнуть групповые автоматы категории B, то ничего может и не измениться: ток-то всё равно течёт одновременно через всю цепь из двух автоматов, и всё. Максимум на что мы можем рассчитывать — это на то, что Bшный автомат успеет сработать быстрее, разомкнуть цепь, и вводной автомат не успеет досработать. А может и успеет.

Вот так и работает эта фишка. Просто? Да до ужаса просто и логично. Но понять это тяжело было даже мне. Точнее, мне было тяжело объяснить другим. Повторю ещё раз: в некоторых случаях ТКЗ настолько большой, что его хватает на то, чтобы сработали оба автомата. Соберём выводы и разные варианты:

• Вводной автомат мы обязаны выбирать по выделенной мощности и по сечению вводного кабеля. Поставить его ПОБОЛЬШЕ мы не сможем: не выдержит вводной кабель.
• Заменить категорию вводного автомата (например воткнуть D) мы, может быть, и не сможем: есть риск что такой автомат при настоящем замыкании ввода просто не выключится — не хватит величины ТКЗ для этого.
• Если стояк гнилой, провода слабые и подстанция старая (или просто линия очень длинная), то в некотором случае ТКЗ может быть вообще очень низким (да хоть 100-150 А), и его просто не хватит, чтобы сработал автомат категории C. И тогда надо ставить автоматы категории B, чтобы они могли сработать. Или дали такую надежду =)

С тем, как всё это проектировать, учитывать и рассчитывать, я пока не разобрался, как уже писал. Существуют специальные программы, которые могут построить кривые срабатывания каждого конкретного автомата и наложить их друг на друга. Если эти кривые перекрываются друг с другом — то автоматы могут сработать одновременно. А если не пересекаются — то с селективностью всё будет хорошо. А ещё в каталогах модульки есть специальные таблицы, в которых показано при каком ТКЗ какие автоматы могут быть селективными друг с другом. Вот на примере ниже я взял автомат на C63А (красная кривая), на B16 (синяя кривая), C16 (розовая пунктирная кривая).

Программа ABB Curves для построения кривых

И вроде как по этим графикам видно, что при ТКЗ до ~500-600А (шкала там логарифмическая) селективность будет. А при ТКЗ в 1 кА — вообще ни фига не будет. Вот как-то так это можно прикинуть. Этому я ещё хочу поучиться.

Что делать?

А ничего! Есть два варианта: один сложный, а второй — дорогой, но брутальный. Сложный вариант — это поднять докуму и рассчитать ТКЗ на линии. И после этого посмотреть, чего такого можно воткнуть на ввод так, чтобы и выделенную мощность не превысить, и селективность получить. Или же просто купить на ввод автомат серии ABB S750DR. Они заморочились и специально разработали хитрую серию автоматов, которая имеет задержку срабатывания, чтобы дать время отрубиться обычной модульке.

Автоматы эти имеют размеры в 1,5 раза больше обычных (вот ссылка на пост с фотографиями) и им надо оставить побольше свободного места сверху и снизу рейки. Но зато если взять такой автомат на 16А и обычный автомат на 16А, то при глухом КЗ (два гвоздя в розетку) первым всё равно сработает обычный. А если коротнуть линию на самом S750DR — то он и сработает.

Селективный автомат ABB S750 DR и обычная модулька

Основное западло, которое случается — это селективность на трёхфазном вводе с вводным автоматом на 25А — те самые 15 кВт трёхфазной мощности. ХРЕН вы его с обычной модулькой заселективите. Тут поможет ТОЛЬКО S750DR, и больше ничего. И вам надо решить, что лучше: бегать на улицу при КЗ, или поставить S750DR, но бояться что его могут с уличного щита спереть.

У меня сложилась вот какая методика:

• Однофазные щиты я собираю на УЗОшках и автоматах категории B всегда. На большом номинале вводного автомата это может дать попытку изобрести селективность по методу «B может быть успеет сработать раньше C», а на хилом стояке (ведь однофазный ввод бывает в старых домах с газом и гнилыми стояками) автомат категории C вообще может не сработать.
• Трёхфазные щиты я собираю почти всегда на дифавтоматах (в кризис я родил бюджетную схему, но дифы рулят), и использую их категории С, потому что на трёх фазах линия чаще всего новая, ТКЗ для C10..C16 хватит, а при таком номинале вводного автомата категория B всё равно ни фига не поможет. Да и дифы и двухполюсные автоматы категории C проще достать, чем дифы категории B.
• Я стараюсь плодить как можно меньше цепочек из автоматов. В том числе и поэтому я не дублирую вводной автомат в квартирном щите, а ставлю там только рубильник, оставляя такую цепочку: вводной автомат в щите на столбе или в этажном щите и сразу групповые автоматы отходящих линий. А всякие уроды-сбытовики с «поставим автомат до счётчика и после счётчика» всё портят!

И помните, что цепочка «На лестнице 63А, в квартире 50А» почти не поможет. Только если вам повезёт, и ТКЗ будет на границе срабатываний этих двух автоматов. Вот такие пироги!

Карта селективности и правила ее создания

Схема утверждённого образца, на которой нанесены все токовые параметры защитных аппаратов и устройств, с указанием общего источника питания, выполняется в удобном для просмотра масштабе. Это карта селективности. Она обеспечивает максимальное применение защитных качеств автоматических выключателей. Все процессы, возможные при эксплуатации, отображены на ней графически.

На карту в обязательном порядке наносятся:

• места важных расчётных точек;
• защитные характеристики автоматов и возможных КЗ, при этом указаны их min и max значения.

Данная карта служит основанием для составления таблицы по выбору защитных аппаратов. Кроме того, карта позволяет оценивать общую защитную селективность и даёт полную информацию о согласованных между собой уставках всех автоматов.

Построение карты выполнено по осям. Ось абсцисс представляет токовые значения, на ось ординат наносятся временные значения.

К сведению. На ось могут наноситься и другие разновидности характеристик. Каждая схема включает в себя параметры двух-трёх автоматов. Построение таких карт можно выполнить при помощи компьютерной программы.

Грамотно выполненная селективная защита позволяет сохранить оборудование. При отключении конкретного участка она допускает выполнить обратное включение питания автоматическим включением резерва (АВР) и свести к минимуму простой оборудования и перерывы в подаче электроэнергии потребителям.

Как правильно рассчитать селективность

Чаще всего защитными устройствами выступают обыкновенные автоматические выключатели. Их селективность обеспечивается с помощью верного выбора и настроек параметров. Принцип работы таких выключателей обусловлен соблюдением следующих условий:

• Iс.о.послед ≥ Kн.о. I к. пред., где: Iс.о.послед — ток, при котором вступает в действие защита; I к.пред. — ток короткого замыкания в конце зоны действия защиты;
• Kн.о. — коэффициент надёжности, зависящий от параметров.

Определить селективность при управлении аппаратами по времени можно при помощи следующей формулы: tс.о.послед ≥ tк.пред.+ ∆t, где: tс.о.послед и tк.пред. — временные интервалы, через которые срабатывают отсечки автоматов в зависимости от близости к источнику питания; ∆t — временная ступень селективности.

Графики селективности

Графики ВТХ, которые я привел для наглядной демонстрации зоны селективности, относятся только к двум определенным автоматическим выключателям – С25 и В10. Предлагаю пойти дальше, и построить универсальные графики, по которым можно определить зоны селективности для любых пар автоматов.

График “взаимной” селективности для двух автоматов разного номинала и характеристики. Графики позволяют определить зону селективности

Оранжевая зона на графиках – диапазон токов мгновенного расцепления для характеристики «С», синяя – для характеристики «В». Графиком пользоваться просто. Например, выбираем уже известную нам пару С25-В10. На графиках красными отрезками обозначены их «зыбкие зоны», до которых они не должны сработать при КЗ, а после которых – должны. Между этими зонами проводим пунктиры, которые и будут обозначать зону селективности.

График универсален – по нему можно графически определить зону селективности пары автоматов любых номиналов.

Таблица селективности

Ниже представлена таблица селективности для автоматических выключателей. Расчет селективности автоматических выключателей можно осуществить с помощью онлайн-калькулятора. Вручную просчитывать лучше только опытному электрику, который и будет подключать предохранители.

Безопасная проводка не может работать без избирательности автоматов. Благодаря этой статье можно грамотно подобрать устройства для создания защиты. Для безопасного подключения рекомендуется обращаться к мастерам.

Графическое изображение селективности

Для надежной токовой защиты электропроводки необходима карта селективности. Она представляет собой схему времятоковых характеристик аппаратов, установленных поочередно в цепи. Масштаб выбирается так, чтобы по граничным точкам было видно защитные свойства аппаратов. На практике карты селективности в проектах преимущественно не используются, что является большим недостатком и приводит к отключениям электричества у пользователей.

Соотношение номиналов должно быть как минимум 2,5 для обеспечения селективности. Но даже у них есть общие зоны срабатывания, хотя и небольшие. Только при соотношении 3,2 не наблюдается их пересечение. Но в этом случае один из номиналов может получиться завышенным и придется установить после автомата проводку большего сечения.

В большинстве случаев селективность защиты не требуется. Она нужна только там, где могут возникнуть серьезные последствия.

Если в расчете получаются завышенные значения номиналов автоматов, на вводе устанавливают рубильники или выключатели нагрузки.

Можно также применять специальные селективные автоматы.