Selektywność wyłączania aparatów zabezpieczających

Instalacjom elektroenergetycznym stawiane są głównie takie wymagania jak: bezpieczeństwo przeciwporażeniowe, wysoka niezawodność zasilania, bezpieczeństwo pożarowe i jej długotrwałość. A by spełnić te wymagania konieczny jest właściwy dobór aparatów i urządzeń zabezpieczających. W artykule zaproponowano nowe rozwiązanie zachowania selektywności wyłączania aparatów zabezpieczających przy wykorzystaniu ogranicznika mocy umownej  ETIMAT T firmy ETI Polam.

 Roman Kłopocki

Wszystkie aparaty zabezpieczające instalację elektroenergetyczną i wszelkie środki ochrony przeciwporażeniowej powinny być prawidłowo skoordynowane w całej sieci zasilającej i instalacji – od stacji transformatorowej aż do obwodu odbiorczego włącznie. Brak właściwej koordynacji ( wybiórczości) zabezpieczeń, co niestety często ma miejsce w praktyce – może powodować ich błędne działanie: – zbyt częste wyłączanie zasilania spowoduje bowiem pogorszenie właściwości użytkowych instalacji elektrycznej. Wszelkie próby ograniczenia zbędnych wyłączeń mogą być z kolei przyczyną pogorszenia skuteczności lub co gorsze – całkowitego wyeliminowania zabezpieczeń, zwiększenia zagrożenia pożarowego lub szybkiego zniszczenia instalacji na skutek jej przeciążenia. Prawidłowa koordynacja zabezpieczeń powinna być przeprowadzona na etapie projektowania instalacji, gdyż ewentualna wymiana aparatów zabezpieczających po ich zamontowaniu spowoduje konieczność przebudowy lub wymiany instalacji, co pociąga za sobą dodatkowe koszty.

  • Zasady wiedzy technicznej, normy oraz obowiązujące przepisy (np. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie – § 183.1 – instalacje elektroenergetyczne – Dz. Ust. Nr 75 poz. 690 z późn. zm.) wymagają stosowania zasady selektywności pomiędzy zabezpieczeniami przed prądem przetężeniowym, (przed skutkami zwarć i przeciążeń). Jako zabezpieczenie przed prądem przetężeniowym mogą być stosowane:
  • bezpieczniki topikowe –  przed skutkami zwarć i w niektórych przypadkach przeciążeń
  • przekaźniki termobimetalowe – przed skutkami przeciążeń (powinny współpracować z innymi zabezpieczeniami przed skutkami zwarć – np. bezpiecznikami o charakterystyce aM)
  • wyłączniki instalacyjne nadprądowe – przed skutkami zwarć i przeciążeń

Wyłączniki instalacyjne nadprądowe wyposażone są w dwa wyzwalacze: zwarciowy bezzwłoczny i przeciążeniowy termobimetalowy działający ze zwłoką czasową zależną od  wartości prądu przeciążenia. W wyłącznikach tych zastosowane są trzy typy wyzwalaczy bezzwłocznych – o charakterystykach B, C, D, różniących się zakresem prądu zadziałania oraz jeden typ wyzwalacza termicznego przeciążeniowego. Zabezpieczenia zainstalowane w sieci rozdzielczej zasilającej instalację oraz w obwodach instalacji odbiorczej powinny być selektywne w działaniu – oznacza to, że w przypadku zwarcia lub przeciążenia w obwodzie powinno zadziałać zabezpieczenie najbliższe miejsca wystąpienia zwarcia lub przeciążenia. W przypadku stosowania wyłączników nadprądowych o chraterystykach B, C, D do wielostopniowego zabezpieczenia obwodów, uzyskanie selektywności ich zadziałania w przypadku zwarcia jest niemożliwe.

 

Bez nazwy-1

Rys. 1 Układ zabezpieczeń instalacji :

Z1 – zabezpieczenie sieci; bezpiecznik topikowy o charakterystyce gG

Z2 – zabezpieczenie w szafce licznikowej; bezpiecznik topikowy o charakterystyce gG

(Rozłącznik bezpiecznikowy STV DO2 lub VLC )

Z3 – zabezpieczenie przedlicznikowe; wyłącznik nadprądowy o charakterystyce C

Z4 – zabezpieczenie u odbiorcy: wyłącznik nadprądowy o charakterystyce B

 

Wynika to z charakterystyk czasowo-prądowych tych wyłączników.

Bez nazwy-1

Rys. 2 Charakterystyki t-I zabezpieczeń Z2, Z3, Z4

Istnieją na rynku  wyłączniki nadprądowe selektywne, również wyposażone w wyzwalacze zwarciowe i przeciążeniowe, których skomplikowana budowa pozwala jednak na jego selektywne działanie z innymi wyłącznikami nadprądowymi i to zarówno w zakresie przeciążeniowym jak i zwarciowym.

Dotychczas stosowane przez niektóre Zakłady Energetyczne rozwiązanie techniczne w zakresie zabezpieczeń przedlicznikowych polegało najczęściej na zastosowaniu wyłącznika nadprądowego o charakterystyce C (Z3 – Rys. 1) i prądzie znamionowym dobranym do mocy przyłączeniowej lub umownej z odbiorcą. (W uzasadnionych przypadkach dopuszcza się również inne rozwiązania np. bezpieczniki topikowe lub wyłączniki selektywne ). Rozwiązanie to nie zapewnia selektywności działania zabezpieczeń w przypadku zwarć za wyłącznikiem nadprądowym ( Z4) w instalacji odbiorczej, ale jest stosowane ze względu na niskie koszty inwestycyjne.  W przypadku nie selektywnego zadziałania wyłącznika (Z3), odbiorca posiadający klucz do części pomiarowej rozdzielnicy licznikowej może wyłącznik Z4 samodzielnie ponownie załączyć. Sytuacja taka została przedstawiona na Rys. 1. Na Rys. 2 przedstawiono charakterystyki czasowo-prądowe t-I powyższej instalacji. Możliwość selektywnej współpracy urządzeń zabezpieczających jest zapewniona, gdy charakterystyki czasowo-prądowe są przesunięte względem siebie i nie posiadają punktów wspólnych. Na Rys. 2 pokazano, że tylko w zakresie prądów przeciążeniowych zabezpieczenia Z3 i Z4 działają selektywnie. Selektywność zwarciowa zabezpieczenia odbiorcy Z4 jest zachowana tylko z zabezpieczeniem Z2 – topikowym. (Rozłącznik bezpiecznikowy STV DO2 lub VLC – Rys. 3,4,5)

STV 1

Rys. 3 Rozłącznik bezpiecznikowy STV DO2

STV 0tw. 1

Rys. 4 Wnętrze rozłącznika bezpiecznikowego STV DO2

EFH

Rys. 5 Rozłączniki bezpiecznikowe EFH do wkładek cylindrycznych

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wyłącznik selektywny jako zabezpieczenie przedlicznikowe

W niektórych Zakładach Energetycznych w standardach technicznych wprowadzono obowiązek stosowania wyłącznika selektywnego o charakterystyce E, jako zabezpieczenia przedlicznikowego. W układzie instalacji pokazanym na Rys. 1 zamiast wyłącznika nadprądowego o charakterystyce C – Z3 stosuje się wyłącznik selektywny E (Rys. 6). Jest to rozwiązanie skuteczne ale niestety drogie. Charakterystyki czasowo-prądowe takiego układu są pokazane na Rys. 7. Ponadto dla zapewnienia selektywności działania należy zwiększyć wartość bezpiecznika w zabezpieczeniu Z2 – topikowym, co wymaga również dobrania odpowiedniego zabezpieczenia w złączu – Z1 w zależności od spodziewanego prądy zwarcia. W niektórych przypadkach powiększanie wartości bezpiecznika w złączu Z1 nie będzie możliwe ze względu na spełnienie warunków ochrony przeciwporażeniowej w sieci dostawcy energii elektrycznej.

Bez nazwy-1

Rys.6. Układ zabezpieczeń instalacji z wyłącznikiem selektywnym

Z1 – zabezpieczenie sieci; bezpiecznik topikowy o charakterystyce gG

Z2 – zabezpieczenie w szafce licznikowej; bezpiecznik topikowy o charakterystyce gG

(Rozłącznik bezpiecznikowy STV DO2 lub VLC )

E – zabezpieczenie przedlicznikowe; wyłącznik nadprądowy selektywny o charakterystyce E

Z4 – zabezpieczenie u odbiorcy: wyłącznik nadprądowy o charakterystyce B

Bez nazwy-1

Rys. 7 Charakterystyki t-I zabezpieczeń Z2, E, Z4

 

Wyłącznik nadprądowy (ogranicznik mocy)  ETIMAT T jako skuteczne i tańsze zabezpieczenie przedlicznikowe.

Istotą takiego rozwiązania jest zainstalowanie ogranicznika mocy ETIMAT T  pozbawionego wyzwalacza zwarciowego (Rys. 8) jako zabezpieczenia przedlicznikowego. Wyłącznik taki posiada tylko wyzwalacz przeciążeniowy (termiczny). Zaplombowany wyłącznik (dostęp do jego zacisków prądowych ) ETIMAT T tak się instaluje, aby jego dźwignia napędowa była dostępna dla odbiorcy, który w razie samoczynnego zadziałania na skutek przekroczenia poboru mocy przyłączeniowej, lub z innych powodów, może go ponownie załączyć bez  wzywania ekipy zakładu energetycznego.

Układ taki przedstawiony jest na Rys. 10.

W zakresie prądów przeciążeniowych w instalacji odbiorczej, zabezpieczenie u odbiorcy Z4 współpracuje selektywnie z wyłącznikiem T (ETIMAT T) .  Natomiast przy zwarciach u odbiorcy (np. w miejscu – a), wyłącza

ETIMAT 3p WYMIENIC kopia

Rys. 8 Wyłącznik nadprądowy ETIMAT T bez członu zwarciowego

ETIMAT3-kar-C

Rys. 9 Charakterystyka czasowo-prądowa t-I wyłącznik nadprądowy ETIMAT T

znacznik

FEGA POLAND SP. Z O.O.

UL. WAGONOWA 5-7

53-609 WROCŁAW

GODZINY OTWARCIA

PONIEDZIAŁEK - PIĄTEK 7:00-16:00