Селективность
- sborka5
- 21 мая 2017 г.
- 5 мин. чтения
Обновлено: 9 февр. 2020 г.
Сначала я познакомился с оператором SELECT в языке PL/1. Потом стал электриком, а тут те же, знакомые уже слова.
Что же такое селективность (применительно к электроснабжению жилого дома), для чего она нужна (и нужна ли), как её добиться?
Селективность (избирательность) - это одно из качеств системы защиты (наряду с быстродействием, чувствительностью, надёжностью) выявлять аварийный участок сети (при перегрузке, коротком замыкании, утечке на землю) и отключать его от остальной сети.
При крайне плохой селективности втыкание ножниц в розетку приводит к отключению света на всей планете. При хорошей селективности в той же ситуации автоматика отключает только одну розетку, а все остальные нагрузки продолжают работать. В реальной жизни селективность находится где-то между этими крайностями. Скорее всего защита отработает так, что отключится группа розеток (это хорошо) или вся квартира (это не очень хорошо).
На первый взгляд, борясь за селективность, мы боремся в основном за комфорт пользователя. Например, в случае индивидуального дома пользователь обычно боится, что при перегрузке или коротком замыкании ему придётся идти (сквозь темноту, ветер и дождь, разумеется) к уличному щиту учёта и включать отключившийся прибор. Но иногда селективность влияет и на безопасность. В простейшем случае отключение света в квартире повышает вероятность получить травму. Человек куда-то пошёл, в потёмках не заметил открытого люка в полу или начала лестницы и свалился. Или не заметил любимую собаку, а она с перепугу вцепилась ему в ногу. Могут быть более экзотические ситуации. Если в доме есть человек, жизнедеятельность которого поддерживается аппаратно, от розетки, то отключение всей квартиры из-за низкой селективности тоже повышает риски, даже несмотря на то, что такая аппаратура имеет резервирование по питанию.
Способы повышения селективности.
1) Для повышения селективности нужно во-первых работать над горизонтальной структурой системы защиты, увеличивая электрическую схему щита в ширину. Если в доме один автомат или УЗО, то о хорошей селективности говорить не приходится, так как при аварии отключится всё. А если для каждой нагрузки поставить свой отдельный защитный прибор, то селективность станет идеальной, причём по каждому виду аварии (если этот прибор реализует все виды защиты). Это решение изображено ниже на схеме. На ней каждую линию защищает дифференциальный автомат. Минус у такой схемы один - большая цена.
Ниже иллюстрация другого, более экономного подхода к селективности. На этой схеме селективность при коротком замыкании и перегрузке неплоха, так как на каждой линии есть автомат. А вот на селективности при утечке на землю сэкономили. На несколько линий приходится одно УЗО. Это значит, что при утечке автоматика отключит четыре, три или две линии вместо одной аварийной. Такова расплата за экономию. На форумах в этом случае советуют ручные способы локализации места аварии. Вместо однополюсных автоматов поставить 1п+н или 2п автоматы. Тогда после срабатывания УЗО включая и отключая нижестоящие автоматы можно вычислить аварийную линию и отключить её вручную до устранения неисправности.
2) Для повышения селективности нужно проработать электрическую схему в вертикальном направлении, правильно согласуя характеристики приборов защиты, стоящих на разных уровнях иерархии. При этом согласование должно происходить для каждого вида аварии.
2.1) Вертикальная селективность при перегрузке. Для этого необходимо чтобы номинальный ток вышестоящего автомата был больше, чем нижестоящего.
Рассмотрим несколько примеров с индивидуальным домом, которому разрешено потреблять 15 кВт.
Пример 1 (идеальный). На столбе в щите учёта добрые электрики поставили автомат 3 полюса 32 ампера в расчёте на то, что владелец дома как истинный джентльмен установит в домашнем щите вводной автомат 3 полюса 25 ампер. Тогда будут выполнены ограничения по потреблению (15 кВт) и будет обеспечена селективность.
Пример 2. Электрики установили в щите учёта автомат 3п 32А, а владелец дома не пожелал ограничивать себя и в домашнем щите поставил такой же автомат 32 ампер. Тогда селективности не будет, но потребитель сможет потреблять больше, чем ему разрешено.
Пример 3. Электрики поставили в щите учёта автомат 25 ампер. Владелец дома поставил в домашнем РЩ такой же автомат 25 А. Селективности нет, ограничение по мощности выполнено.
Пример 4. Электрики поставили в щите учёта автомат 25 ампер. Владелец дома ради селективности поставил в домашнем РЩ автомат 20 А. Селективность есть, но владелец дома добровольно и существенно урезал себе мощность.
Пример 5. Электрики поставили в щите учёта автомат 25 ампер. Владелец дома поставил в домашнем РЩ тоже автомат 25 А, но с возможностью регулировать его термический расцепитель. Селективность в этом случае достижима, ограничение по мощности выполнено, значительного урезания разрешённой мощности нет. Но пришлось заплатить за дорогой (и скорее всего не модульный) автомат, у которого есть регулировка расцепителя.
Пример 6. Электрики поставили в щите учёта автомат 25 ампер. Владелец дома поставил в домашнем РЩ тоже автомат 25 А, но добавил ещё ограничитель мощности или реле тока или реле не приоритетной нагрузки с тонкой регулировкой мощности или тока. Селективность в этом случае достижима, ограничение по мощности выполнено.
На ситуацию влияет также температура воздуха, так как в автомате за защиту от перегрузки отвечает тепловой расцепитель на базе биметаллической пластины. Если в уличном щите холодно, а в распределительном домашнем щите тепло, то это хорошо влияет на селективность. А если в уличном щите жарко, то это плохо повлияет на селективность. Электронные расцепители в меньшей степени зависят от температуры окружающего воздуха, но бывают такие расцепители в больших автоматах, которые в быту не применяются.
2.2) Вертикальная селективность при коротком замыкании может быть достигнута разными методами.
- Достаточно, чтобы вышестоящий автомат срабатывал медленнее, чем нижестоящий. Существуют специальные довольно дорогие селективные модульные автоматы типа S750 DR производства АББ. Такие автоматы имеют большие размеры не из-за встроенной задержки, а из-за необходимости некоторое время терпеть ток короткого замыкания, пока не сработает нижестоящий автомат. На фотографии автомат S751 DR (справа). Конкретно этот образец я отправил заказчику в Ухту (Коми).
- Достаточно, чтобы ток короткого замыкания был меньше тока срабатывания электромагнитного расцепителя верхнего автомата, но больше тока срабатывания электромагнитного расцепителя нижнего автомата. А это зависит от величины тока короткого замыкания, от соотношения номинальных токов автоматов, от характеристик автоматов (В, С, D).
- Достаточно, чтобы присутствовала логическая селективность срабатывания верхнего и нижнего автоматов. Логическая селективность - это когда нижний автомат сообщает верхнему "я вижу короткое замыкание, дай мне время отключиться". Верхний автомат, получив такой сигнал думает "хорошо, подожду немного (доли секунды), а потом сработаю, если нижний не сработает". Но такую селективность можно реализовать только в очень больших щитах, на базе очень больших автоматов. В квартирных щитах сие недостижимо.
2.3) Вертикальная селективность при утечке на землю.
ПУЭ требует следующее: "7.1.73. При установке УЗО последовательно должны выполняться требования селективности. При двух- и многоступенчатой схемах УЗО, расположенное ближе к источнику питания, должно иметь уставку и время срабатывания не менее чем в 3 раза большие, чем у УЗО, расположенного ближе к потребителю".
ГОСТ 61912-2—2013 (Селективность в условиях сверхтоков).
6.2.1 Селективность между двумя УЗО в случае тока утечки на землю.
Мгновенно срабатывающие УЗО (без выдержки времени), включенные последовательно, обладают ограниченной селективностью, так как ... ток утечки ... может вызвать срабатывание обоих УЗО. Поэтому вышестоящее УЗО должно быть с выдержкой времени (например,типа S), чтобы селективность выполнялась.
Следующая далее схема из "Руководства Шнейдер Электрик по устройству электроустановок 2009" иллюстрирует реализацию данного требования.
СП 256.1325800.2016 (свод правил "Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа") формулирует немного иначе: "А.4.2 При установке УДТ последовательно должны выполняться требования селективности. При двух- и многоступенчатой схемах уставки тока срабатывания и время срабатывания УДТ, расположенное ближе к источнику питания, должны быть не менее чем в три раза большие, чем у УДТ, расположенного ближе к потребителю. Для УДТ, установленных на вводе осветительных (квартирных) щитков, в соответствии с ПУЭ требования селективности по времени срабатывания могут не выполняться".
Это значит, что на предыдущей схеме надпись "Селективное типа S" вроде как не обязательна и заказчик может сэкономить, поставив на ввод УЗО без временной задержки.