Co je selektivita jističů + principy výpočtu selektivity

Selektivita automatických vypínačů je klíčovým momentem pro zajištění spolehlivého provozu elektrického obvodu. Tato funkce přispívá k prevenci nouzových situací a zvyšuje bezpečnost.

V případě přetížení vedení nebo zkratu se aktivuje ochrana pouze poškozeného vedení, zbytek elektroinstalace zůstává v provozu. Proč k tomu dochází, podrobně rozebereme v tomto článku, prozkoumáme hlavní úkoly selektivní ochrany, schémata zapojení a jejich vlastnosti.

Rovněž se zaměříme na výpočet selektivity a pravidla pro vytvoření mapy, přičemž materiál doplníme názornými schématy, tabulkami a fotografiemi. A článek doplníme podrobnými vysvětleními ve videích.

Význam a hlavní úkoly selektivní ochrany

Bezpečný provoz a stabilní fungování elektroinstalací — to jsou úkoly, které jsou svěřeny selektivní ochraně. Ta okamžitě identifikuje a odřízne poškozenou zónu bez přerušení napájení nepoškozených částí. Selektivita snižuje zatížení zařízení a omezuje následky zkratu.

Při dobře nastavené činnosti automatických vypínačů jsou maximálně uspokojeny požadavky na zajištění nepřerušovaného napájení a v důsledku toho i technologického procesu.

Když automatické zařízení provádějící rozpojení v důsledku zkratu selže, díky selektivitě dostanou spotřebitelé normální napájení.

Pravidlo, které říká, že velikost proudu procházejícího všemi rozvodnými vypínači umístěnými za hlavním jističem je menší než jmenovitý proud tohoto jističe, je základem selektivní ochrany.

V součtu mohou být tyto jmenovité hodnoty i větší, ale každá jednotlivá musí být alespoň o jeden krok nižší než vstupní. Pokud je tedy na vstupu instalován 50ampérový jistič, pak se za ním instaluje vypínač s jmenovitým proudem 40 A.

Jistič se skládá z následujících prvků: páky (1), šroubových svorek (2), pohyblivého a pevného kontaktu (3, 4), bimetalového pásku (5), nastavovacího šroubu (6), solenoidu (7), zhášecí mřížky (8), západky (9)

Pomocí páčky se zapíná i vypíná přívod proudu do svorek. Ke svorkám se přivádějí a upevňují kontakty. Pohyblivý kontakt s pružinou slouží k rychlému rozpojení a spojení obvodu s ním je provedeno přes pevný kontakt.

Vypínání v případě překročení prahové hodnoty proudu probíhá díky zahřátí a ohnutí bimetalového pásku a také solenoidu.

Pracovní proudy se nastavují pomocí nastavovacího šroubu. Aby se zabránilo vzniku elektrického oblouku při rozpojování kontaktů, je do obvodu zaveden prvek, jako je zhášecí mřížka. K fixaci těla jističe slouží západka.

Selektivita jako vlastnost reléové ochrany je schopnost detekovat poruchový uzel systému a odpojit ho od fungující části elektrizační soustavy.

Zde je uvedeno schéma rozvaděče, které názorně ukazuje, jak je rozloženo zatížení v bytě. Před instalací jističe je třeba provést výpočet celkového výkonu zařízení, které k němu bude připojeno.

Selektivita jističů je jejich vlastnost pracovat postupně. Pokud je tento princip porušen, budou se zahřívat jak jističe, tak elektrické vedení.

V důsledku toho může dojít ke zkratu na vedení, přepálení tavných kontaktů, izolace. To vše povede k poškození elektrických spotřebičů a požáru.

Předpokládáme, že na dlouhém elektrickém vedení nastala nouzová situace. Podle hlavního pravidla selektivity se nejprve vypne jistič nejbližší místu poruchy.

Pokud v běžném bytě dojde ke zkratu v zásuvce, měla by na rozvaděči zareagovat ochrana vedení, jehož součástí tato zásuvka je. Pokud se tak nestane, nastupuje jistič pro rozvaděč a teprve poté hlavní jistič.

Absolutní a relativní selektivita ochrany

Pojem selektivity je definován normou GOST IEC 60947-1-2014. Rozlišují se dva typy selektivity – absolutní a relativní. Pokud je ochrana koordinována tak, že působí výhradně uvnitř chráněné zóny, pak to znamená její absolutní selektivitu.

Za těchto okolností se maximální proud selektivity stává stejným jako maximální vypínací schopnost jističe umístěného níže.

Vypnutí v podobě rezervního, když nedošlo k odpojení na problémovém úseku, se nazývá relativně selektivní ochrana. Přitom dochází k vypnutí výše umístěných jističů.

V případě překročení nastavené hodnoty proudu jističe, tj. při nepřítomnosti velkých přetížení, působí selektivní ochrana prakticky bezchybně. Mnohem obtížnější je toho dosáhnout při zkratech.

Údaje o vyráběných výrobcích podniku jsou umístěny na těle přístroje a na jejich webových stránkách. Je důležité správně číst značení jističů – kombinace vypínačů se tvoří pouze podle tabulek jednoho konkrétního výrobce. Je třeba mít na paměti, že skupiny uspořádané na relativním principu mají velký počet funkcí.

Úlohu zjednodušují tabulky selektivity, které výrobci přikládají ke svým výrobkům. Jejich použitím se vytvářejí skupiny s selektivitou spouštění.

Písmeno „T“ v tabulce označuje úplnou selektivitu dvojice přístrojů, číslo pak částečnou. Pokud je očekávaná mezní hodnota zkratového proudu menší než číslo uvedené v tabulce, selektivity bude dosaženo.

Pro kontrolu selektivity mezi nadřazeným a podřazeným jističem se najde průsečík vertikály a horizontály. Zajištění selektivity je velmi důležitý úkol při napájení spotřebičů zvláštní kategorie.

Při její nepřítomnosti může dojít k zastavení výrobního procesu, poškození vedení, vypnutí klimatizačních systémů, odvodu kouře a dalších.

Druhy selektivních schémat zapojení

Kromě absolutní a relativní selektivity existuje ještě 7 druhů selektivní ochrany:

• zonální;
• časově-proudová;
• energetická;
• časová;
• plná;
• částečná;
• proudová.

Pro zajištění požadované selektivity autoochrany elektrické sítě s automatickými vypínači se používají různé metody. V každém případě je však důležité správně nainstalovat vypínač, a to podle zvoleného schématu a montážních pravidel.

Druh #1 — úplná a částečná ochrana

Plná ochrana znamená, že pokud jsou sériově zapojeny dva jističe, výskyt nadproudů způsobí vypnutí toho, který je umístěn v blízkosti místa poruchy.

Částečná ochrana funguje na stejném principu jako plná, ale pouze po dosažení nastavené prahové hodnoty proudu.

Selektivita vypínání zajištěná jističi (A a B) spočívá v tom, že zkrat, ať vznikne na kterémkoli místě elektrické instalace, bude odpojen nejbližším vypínačem umístěným nad tímto bodem. Ostatní zařízení se neodpojí.

Pokud je selektivita zajištěna až do nižší z hodnot proudu dvou AV, je důvod hovořit o úplné selektivitě mezi nimi. V tomto případě bude mezní hodnota předpokládaného zkratového proudu instalace za jakýchkoli okolností rovna nebo menší než hodnota proudu dvou AV.

Druh #2 — proudový typ selektivity

U proudové selektivity je hlavním ukazatelem mezní proudová hodnota. Od objektu ke vstupu se hodnoty řadí vzestupně. Činnost této selektivity ochran je založena na stejném základě jako u časové selektivity.

Rozdíl je pouze v tom, že zpoždění je prováděno podle hodnoty proudu – s přiblížením místa zkratu ke vstupu rostou hodnoty zkratového proudu. Časový ukazatel vypnutí může být stejný.

Poškozenou oblast vlivem zkratu se určuje pomocí nastavení působení na různé hodnoty proudu. Úplná selektivita může být pouze v podmínkách, kde je zkratový proud nízký a v mezeře mezi dvěma jističi je zařízení s poměrně velkým elektrickým odporem. V takovém případě se budou zkratové proudy výrazně lišit.

Tento druh selektivity se používá hlavně v koncových rozvaděčích. Zde se kombinuje jmenovitý proud malé velikosti a zkratový proud s velkou impedancí připojovacích kabelů.

Tato varianta selektivity je ekonomická, jednoduchá a působící okamžitě. Nicméně často může být tato selektivita částečná, protože nejvyšší proud je obvykle malý.

Na fotografii je proudová selektivita s použitím jističů. Při tomto druhu selektivity dochází k posunu na proudové ose proudových charakteristik jističů umístěných za sebou.

Když jsou hodnoty Isd1 a Isd2 stejné nebo velmi blízké, pak Is – maximální proud selektivity je roven Isd2. Pokud se tyto hodnoty výrazně liší, Is = Isd1.

Podmínkou zajištění proudové selektivity je dodržení nerovností: Ir1/Ir2 > 2 a Isd1/Isd2 > 2. V tomto případě je maximum selektivity Is = Isd1.

Mezi nevýhody patří i rychlý růst úrovně nastavení ochrany před velkými proudy. Není možné rychle odpojit poškozený obvod, pokud je jeden z jističů vadný.

Při výpočtu nastavení proudové ochrany je třeba vzít v úvahu skutečné proudy procházející vypínači pracujícími v automatickém režimu.

Druh #3 — časová a časoproudová varianta

Když je v obvodu řada automatických vypínačů se stejnými proudovými charakteristikami, ale různým časem zpoždění, pak v případě poruchy se vzájemně jistí. Ten, který je nejblíže místu poruchy, vypne okamžitě, další po určité době atd.

V tomto dvouúrovňovém schématu má vypínač „A“ takové zpoždění, které zajišťuje úplnou selektivitu s charakteristikami jističe „B“.

V případě časově-proudové selektivity reagují ochranné přístroje nejen na proud, ale také na dobu reakce. Při určité hodnotě proudu po nějaké době zpoždění sepne ochrana, která je blíže k místu zkratu. Funkční část zařízení se neodpojí.

Na fotografii je graf časové selektivity s použitím jističů. Časově-proudové charakteristiky jističů B a A se nekříží. Jsou uspořádány stupňovitě.

Kombinace proudové a časové selektivity zvyšuje účinnost vypínání. Když Isc B < Irm A, je selektivita úplná a sepnutí nastane okamžitě. Výše umístěný jistič je vybaven dvěma nastaveními: Im A a Ii A. První je selektivní proudová odpoj, druhá je okamžité sepnutí.

Druh #4 — energetická selektivita jističů

Při energetické selektivitě dochází k vypínání uvnitř těla jističe. Doba trvání procesu je tak krátká, že zkratový proud nestačí dosáhnout své mezní hodnoty.

Časově-proudový ochranný systém je považován za složitý. Je zde zapojena nejen reakce na proud, ale také čas, po který k tomu dochází.

Se zvyšováním proudu u jističe klesá doba sepnutí. Základem pro tento druh selektivity je nastavení ochrany takovým způsobem, že ze strany chráněného objektu sepne rychleji při všech prahových hodnotách proudu ve srovnání s jističem na vstupu.

Druh #5 — zónové schéma ochrany

Zónová metoda je složitá a nákladná, proto se používá především v průmyslu. Jakmile prahové hodnoty proudu dosáhnou maxima, do řídicího centra přijdou data a vybraný jistič sepne. Elektrická síť s tímto druhem selektivity zahrnuje speciální elektronické spouštěče.

Když je zjištěna porucha, od níže umístěného jističe je vyslán signál k výše umístěnému zařízení. První jistič musí zareagovat do jedné sekundy. Pokud nezareaguje, sepne druhý.

Při srovnání tohoto druhu selektivity s časovou selektivitou lze vidět, že doba sepnutí je v tomto případě mnohem nižší – někdy činí stovky milisekund. Snižuje se jak procento zásahu do systému, tak procento jeho poškození. Snižují se tepelné a dynamické vlivy na části zařízení. Zvyšuje se počet úrovní selektivity.

Když proudy protékající ochrannými zařízeními dosáhnou větší hodnoty, než je jejich vlastní nastavení, je blokovací signál vyslán každým jističem na ochranu vyšší úrovně.

V případě zónové selektivity sepne ochrana nacházející se na straně zdroje napájení, pokud se za výchozí bod považuje místo zkratu. Do okamžiku sepnutí jističe je kontrolováno, aby ochranné zařízení na zatížené straně nevyslalo podobný signál.

Taková selektivita však vyžaduje přítomnost dalšího zdroje napájení. Proto je racionální použití tohoto typu selektivity – systémy s vysokými parametry zkratového proudu a proudem značné velikosti. Těmito jsou spínací a rozváděcí přístroje nacházející se na straně zatížení generátorů, transformátorů.

Výpočet selektivity jističů

Správný výběr jističe a správné nastavení – základní princip dodržení selektivity automatických vypínačů. Selektivita pro vypínač nacházející se blízko zdroje zaručuje splnění požadavku: I s.o. posled ≥ K n.o. ∙ I k. před.

Zde I s.o posled. – taková velikost proudu, po které následuje vypnutí ochrany. I k. před. – zkratový proud v koncovém bodě zóny, na kterou se vztahuje činnost jističe umístěného daleko od zdroje energie. K n.o. – součinitel spolehlivosti. Jeho velikost závisí na rozptylu parametrů.

Jmenovitá hodnota jističe pro obvod se volí nejen výpočtem, ale také podle takové tabulky, s ohledem na průřez kabelů ve schématu

Vztah t s.o. posled ≥ t k. před. + Δt demonstruje selektivitu v případě nastavení jističů podle času. t s.o. posled, t k. před. – časové intervaly vypnutí vypínačů nacházejících se ve velké vzdálenosti od zdroje napájení a umístěných blízko. Δt – parametr, který se bere z katalogu a označuje časový stupeň selektivity.

Mapa selektivity a pravidla jejího vytvoření

Časoproudové charakteristiky všech zařízení zapojených do schématu elektrické sítě se zobrazují na mapě selektivity. Cílem jejího sestavení je maximální zajištění ochrany jističů. Základem ochrany vypínačů je princip, podle kterého se vypínače připojují jeden za druhým přísně sériově.

Existuje řada pravidel, která jsou povinná při vytváření mapy selektivity:

1. Zařízení musí mít jeden zdroj napětí.
2. Všechny důležité výpočtové body musí být dobře viditelné. S ohledem na tento požadavek je nutné zvolit měřítko.
3. Na mapě se uvádějí ochranné vlastnosti, minimální a maximální parametry zkratu v bodech systému.

Často jsou normy projektování porušovány a mapy selektivity v projektech chybí. To může vést k přerušením dodávky elektřiny spotřebitelům.

Na mapu se nanášejí charakteristiky jističů zapojených sériově za sebou. Samotné schéma se sestrojuje v osách.

Mapa poskytuje úplný obraz o koordinaci nastavení. Poskytuje možnost porovnat činnost jističů podle takové charakteristiky, jako je selektivita.

Časové proudové varianty os jsou základem nejen pro vytváření map selektivity pro proudovou ochranu ve formě jističů, ale také pro její další typy: pojistky, relé. Obvykle jedna mapa obsahuje charakteristiky 2-3 jističů. Na ose x se uvádí velikost proudu v kV, na ose y čas v sekundách.

Závěry a užitečné video k tématu

Problémy při provozu jističů a jejich odstranění:

Vykreslení mapy selektivity pomocí speciálního programu:

Spolehlivé a bezpečné používání elektrického vedení není možné bez zohlednění selektivity jističů. Pokud znáte základní body vytváření selektivní ochrany, můžete správně provést výběr zařízení pro svůj technický projekt.

Vy se profesionálně zabýváte elektroinstalačními pracemi a chcete doplnit výše uvedený materiál? Nebo jste si všimli nesrovnalosti nebo chyby v tomto článku? Nebo byste chtěli položit dotaz našim odborníkům? Napište prosím své komentáře do bloku níže.