Tính chọn lọc của bảo vệ trong lắp đặt điện là gì

Khi vận hành và thiết kế một mạch điện luôn chú ý đến vấn đề an toàn sử dụng. Với mục đích này, tất cả các thiết bị điện đều được bảo vệ bằng các thiết bị đặc biệt được chọn và đặt đúng theo một mối quan hệ phân cấp nhất định.

Ví dụ: khi điện thoại di động đang sạc, dòng điện của nó được kiểm soát bởi lớp bảo vệ tích hợp trong pin. Nó cắt dòng sạc khi kết thúc quá trình tăng dung lượng. Khi xảy ra đoản mạch bên trong pin, cầu chì được lắp trong bộ sạc sẽ nổ và ngắt kết nối mạch.

Nếu vì một lý do nào đó, điều này không xảy ra, thì lỗi trong ổ cắm được điều khiển bởi bộ ngắt mạch trên bảng điều khiển căn hộ và hoạt động của nó được bảo đảm bởi máy chính. Trình tự các hành động phòng thủ thay thế này có thể được xem xét thêm.

Các mô hình của nó được xác định theo nguyên tắc chọn lọc, còn được gọi là tính chọn lọc, nhấn mạnh chức năng chọn hoặc xác định vị trí của lỗi bị vô hiệu hóa.

Các loại chọn lọc

Các phương pháp chọn lọc bảo vệ điện được hình thành trong quá trình tạo dự án và được duy trì trong quá trình vận hành để kịp thời xác định vị trí xảy ra sự cố trong thiết bị điện và tách nó ra khỏi mạch làm việc với tổn thất nhỏ nhất cho nó.

Trong trường hợp này, vùng phủ sóng bảo vệ được chia theo tính chọn lọc thành:

1. tuyệt đối;

2. họ hàng.

Loại bảo vệ đầu tiên kiểm soát hoàn toàn khu vực làm việc và chỉ sửa chữa hư hỏng trong đó. Các thiết bị điện tích hợp hoạt động trên mô hình này. cầu dao.

Các thiết bị được xây dựng trên cơ sở tương đối thực hiện nhiều chức năng hơn. Chúng loại trừ các lỗi trong khu vực của chúng và các lỗi lân cận, nhưng khi các biện pháp bảo vệ loại tuyệt đối không hoạt động trong chúng.

Bảo vệ được điều chỉnh tốt xác định:

1. vị trí và loại thiệt hại;

2. sự khác biệt giữa chế độ bất thường nhưng được phép với tình huống có thể gây ra thiệt hại rất nghiêm trọng cho thiết bị lắp đặt điện trong khu vực được kiểm soát.

Các thiết bị chỉ được định cấu hình trong hành động đầu tiên thường hoạt động trên các mạng không quan trọng lên đến 1000 volt. Vì lắp đặt điện cao thế cố gắng áp dụng cả hai nguyên tắc. Cuối cùng, những điều sau đây được bao gồm trong bảo vệ:

• kế hoạch ngăn chặn;

• thiết bị đo lường chính xác;

• hệ thống trao đổi thông tin;

• thuật toán logic đặc biệt.

Bảo vệ chống quá dòng vượt quá tải định mức vì bất kỳ lý do nào được cung cấp giữa hai bộ ngắt mạch được mắc nối tiếp.Trong trường hợp này, công tắc gần người dùng nhất có sự cố phải tắt sự cố bằng cách mở các tiếp điểm của nó và công tắc từ xa phải tiếp tục cung cấp điện áp cho phần của nó.

Trong trường hợp này, hai loại chọn lọc được xem xét:

1. hoàn thành;

2. một phần.

Nếu bảo vệ gần sự cố nhất có thể loại bỏ hoàn toàn sự cố trong toàn bộ dải cài đặt mà không cần kích hoạt công tắc từ xa thì coi như hoàn thành.

Tính chọn lọc một phần vốn có trong các biện pháp bảo vệ khoảng cách ngắn được cấu hình để hoạt động ở một số tính chọn lọc giới hạn I. Nếu nó bị vượt quá, thì công tắc từ xa sẽ hoạt động.

Vùng quá tải và ngắn mạch trong bảo vệ chọn lọc

Giới hạn hiện tại được chỉ định cho hoạt động công tắc an toàn tự động, được chia thành hai nhóm:

1. chế độ quá tải;

2. vùng ngắn mạch.

Để dễ giải thích, nguyên tắc này áp dụng cho các đặc tính hiện tại của bộ ngắt mạch.

Chúng được thiết lập để làm việc trong vùng quá tải với dòng định mức lên tới 8 ÷ 10 lần.

Trong lĩnh vực này, các bản phát hành bảo vệ nhiệt hoặc nhiệt từ chủ yếu hoạt động. Dòng điện ngắn mạch rất hiếm khi rơi vào vùng này.

Vùng xảy ra ngắn mạch thường đi kèm với dòng điện vượt quá tải định mức của bộ ngắt từ 8 ÷ 10 lần và được đặc trưng bởi hư hỏng nghiêm trọng đối với mạch điện.

Để tắt chúng, các bản phát hành điện từ hoặc điện tử được sử dụng.

Các phương pháp tạo tính chọn lọc

Đối với phạm vi quá dòng, các biện pháp bảo vệ được tạo ra hoạt động theo nguyên tắc chọn lọc dòng điện theo thời gian.

Vùng ngắn mạch được hình thành dựa trên:

1. dòng điện;

2. tạm thời;

3. năng lượng;

4. khu vực chọn lọc.

Tính chọn lọc thời gian được tạo ra bằng cách chọn các độ trễ thời gian khác nhau cho hoạt động bảo vệ. Phương pháp này có thể được áp dụng ngay cả với các thiết bị có cùng cài đặt hiện tại nhưng thời gian khác nhau như trong hình.

Ví dụ: bảo vệ số 1 gần thiết bị nhất được đặt để hoạt động trong trường hợp ngắn mạch với thời gian gần 0,02 giây và hoạt động của nó được cung cấp bởi số 2 ở xa hơn với cài đặt 0,5 giây.

Khả năng bảo vệ xa nhất với thời gian tắt máy là một giây hỗ trợ hoạt động của các thiết bị trước đó trong trường hợp có thể xảy ra sự cố.

Độ chọn lọc hiện tại được điều chỉnh để hoạt động khi vượt quá tải cho phép. Đại khái nguyên tắc này có thể được giải thích bằng ví dụ sau.

Ba bảo vệ nối tiếp giám sát dòng điện ngắn mạch và được cấu hình để hoạt động với thời gian 0,02 giây, nhưng với các cài đặt dòng điện khác nhau là 10, 15 và 20 ampe. Do đó, trước tiên thiết bị sẽ bị ngắt kết nối khỏi thiết bị bảo vệ số 1, số 2 và số 3 sẽ bảo hiểm có chọn lọc cho thiết bị.

Nhận ra thời gian hoặc tính chọn lọc hiện tại ở dạng tinh khiết nhất của nó yêu cầu sử dụng các cảm biến hoặc rơle cảm biến thời gian và dòng điện nhạy cảm. Trong trường hợp này, một mạch điện khá phức tạp được tạo ra, trong thực tế thường kết hợp cả hai nguyên tắc được xem xét và không được áp dụng ở dạng thuần túy.

Tính chọn lọc của bảo vệ dòng thời gian

Để bảo vệ các thiết bị điện có điện áp lên đến 1000 volt, các công tắc tự động được sử dụng có đặc tính dòng thời gian kết hợp.Chúng ta hãy xem xét nguyên tắc này bằng cách sử dụng ví dụ về hai máy mắc nối tiếp nằm ở cuối đường dây ở phía tải và nguồn.

Tính chọn lọc thời gian xác định cách bộ ngắt mạch được thiết lập để ngắt khi nó ở gần người tiêu dùng hơn là ở cuối máy phát điện.

Đồ thị bên trái cho thấy trường hợp thời gian cắt dài nhất của đường cong bảo vệ phía trên ở phía tải và đồ thị bên phải cho thấy thời gian ngắn nhất của bộ ngắt mạch ở đầu nguồn. Điều này cho phép phân tích chi tiết hơn về biểu hiện của tính chọn lọc của các biện pháp bảo vệ.

Công tắc «B» nằm gần thiết bị được cung cấp hơn, do sử dụng tính chọn lọc dòng điện theo thời gian, hoạt động sớm hơn và nhanh hơn, và công tắc «A» giữ lại nó trong trường hợp hỏng hóc.

Tính chọn lọc hiện tại của bảo vệ

Trong phương pháp này, tính chọn lọc có thể được hình thành bằng cách tạo một cấu hình mạng nhất định, chẳng hạn như bao gồm trong mạch của cáp hoặc đường dây điện trên không, có điện trở. Trong trường hợp này, giá trị của dòng điện ngắn mạch giữa máy phát điện và người tiêu dùng phụ thuộc vào vị trí của sự cố.

Ở đầu nguồn của cáp, nó sẽ có giá trị tối đa là 3 kA và ở đầu đối diện, giá trị tối thiểu là 1 kA.

Trong trường hợp ngắn mạch gần công tắc A, bảo vệ đầu B (I kz1kA) không hoạt động thì cần ngắt điện áp ra khỏi thiết bị. Để hoạt động chính xác của các biện pháp bảo vệ, cần phải tính đến độ lớn của dòng điện thực đi qua các công tắc ở chế độ khẩn cấp.

Cần hiểu rằng để đảm bảo tính chọn lọc hoàn toàn với phương pháp này, cần phải có điện trở lớn giữa hai công tắc, điện trở này có thể được hình thành do:

• đường dây điện kéo dài;

• vị trí quấn dây máy biến áp;

• bao gồm cả việc đứt cáp với tiết diện giảm hoặc theo những cách khác.

Vì vậy, với phương pháp này, độ chọn lọc thường là cục bộ.

Tính chọn lọc thời gian của bảo vệ

Phương pháp chọn lọc này thường bổ sung cho phương pháp trước đó, có tính đến thời gian:

• xác định bằng cách bảo vệ địa điểm và sự khởi đầu của sự phát triển của lỗi;

• kích hoạt khi tắt máy.

Việc hình thành thuật toán của hoạt động bảo vệ được thực hiện do sự hội tụ dần dần của các cài đặt hiện tại và thời điểm dòng điện ngắn mạch di chuyển đến nguồn điện.

Tính chọn lọc thời gian có thể được tạo ra bởi các máy có cùng xếp hạng hiện tại khi chúng có khả năng điều chỉnh độ trễ phản hồi.

Với phương pháp bảo vệ này, công tắc B tắt lỗi và công tắc A — chúng kiểm soát toàn bộ quá trình và sẵn sàng hoạt động. Nếu trong thời gian được phân bổ cho hoạt động của các biện pháp bảo vệ B, ngắn mạch không được loại bỏ, lỗi sẽ được loại bỏ nhờ tác động của các biện pháp bảo vệ ở phía A.

Tính chọn lọc năng lượng của bảo vệ

Phương pháp này dựa trên việc sử dụng các loại cầu dao mới đặc biệt, được chế tạo trong hộp đúc và có khả năng hoạt động nhanh nhất có thể khi dòng điện ngắn mạch thậm chí chưa kịp đạt đến giá trị cực đại.

Máy tự động tốc độ loại này hoạt động trong vài mili giây trong khi các thành phần định kỳ tạm thời vẫn hoạt động.Trong những điều kiện như vậy, do tính động học cao của dòng tải, rất khó để phối hợp các đặc tính dòng thời gian hoạt động thực tế của các biện pháp bảo vệ.

Người dùng cuối có ít hoặc không có dấu vết của các đặc tính chọn lọc năng lượng. Chúng được cung cấp bởi nhà sản xuất dưới dạng biểu đồ, chương trình tính toán, bảng biểu.

Phương pháp này phải tính đến các điều kiện hoạt động cụ thể đối với các rò rỉ nhiệt từ và điện tử ở phía nguồn cung cấp.

Khu vực chọn lọc của quốc phòng

Loại chọn lọc này là một loại đặc tính thời gian. Đối với hoạt động của nó, các thiết bị đo dòng điện được sử dụng ở mỗi bên, giữa đó thông tin được trao đổi liên tục và các vectơ dòng điện được so sánh.

Tính chọn lọc vùng có thể được hình thành theo hai cách:

1. Tín hiệu từ cả hai đầu của khu vực được giám sát được gửi đến thiết bị giám sát bảo vệ logic cùng một lúc. Nó so sánh các giá trị của các dòng điện đầu vào và xác định bộ ngắt để mở;

2. thông tin về các giá trị được đánh giá quá cao của các vectơ hiện tại ở cả hai bên xuất hiện dưới dạng tín hiệu chặn đến phần logic của bảo vệ ở mức phân cấp cao hơn ở phía nguồn điện. Nếu có tín hiệu chặn bên dưới, thì công tắc xuôi dòng sẽ tắt. Khi không nhận được lệnh cấm ngắt phía dưới, điện áp sẽ được loại bỏ khỏi bảo vệ phía trên.

Với các phương pháp này, việc tắt máy nhanh hơn nhiều so với chọn lọc thời gian. Điều này đảm bảo ít hư hỏng hơn đối với thiết bị điện, tải trọng động và nhiệt thấp hơn trong hệ thống.

Tuy nhiên, phương pháp khoanh vùng chọn lọc đòi hỏi phải tạo ra thêm các hệ thống kỹ thuật phức tạp để đo lường, logic và trao đổi thông tin, làm tăng giá thành của thiết bị. truyền liên tục các dòng công suất lớn.

Bộ ngắt mạch không khí, dầu hoặc SF6 tốc độ cao có khả năng chuyển tải dòng điện lớn được sử dụng cho mục đích này.