EATON TOUR Výběr jisticích a ochranných přístrojů Selektivita. Ing. František Štěpán

EATON TOUR 2015 Výběr jisticích a ochranných přístrojů Selektivita Ing. František Štěpán

©©2015 2015Eaton. Eaton.All AllRights RightsReserved.. Reserved..

1

Jisticí a ochranné přístroje nízkého napětí Požadavky bezpečnost před úrazem – včasné odpojení poruchy ochrana proti přetížení – tepelné přetížení ochrana proti zkratu – účinky zkrat. proudů selektivita – provozní spolehlivost záložní ochrana – optimalizace

© 2015 Eaton. All Rights Reserved..

Koordinace elektrických zařízení

? 2

Koordinace elektrických zařízení ČSN 33 2000-1, ed.2, čl. 33.1, požaduje správnou koordinaci elektrických zařízení, jako: -

nadproudové ochranné přístroje (OCPD – overcurrent protective device), řídicí a ochranné spínací přístroje (CPS – control and protective switching device), proudové chrániče (RCD – residual current device), proudové chrániče s nadproud. ochranou pro domovní a podobné použití (RCBO) přepínací zařízení (TSE – transfer switching equipment), stykače a spouštěče, spínače a odpojovače.

ČSN 33 2000-5-57: 2014 Elektrické instalace nízkého napětí – Část 5-57: Koordinace elektrických zařízení pro ochranu, odpojování, spínání a řízení. - norma definuje koordinaci v případě poruchy (přetížení, zkrat, reziduální proudy) - nejsou zde stanoveny požadavky na volbu samotného elektrického přístroje, ale požadavky na volbu elektrických přístrojů tak, aby mezi nimi byla zajištěna koordinace. - cílem je, aby při poruše nebyly odpojovány obvody a nebyl přerušován provoz zařízení, které poruchou nebyly postiženy. Dále se zohledňuje záložní ochrana pro případ, že základní ochrana zařízení nebo obvodu selže.


3

Selektivita mezi nadproudovými jisticími přístroji Selektivita jisticích přístrojů v sérii je zajištěna, pokud při poruše vybaví pouze jisticí přístroj, který je nejblíže místu poruchy.

Selektivita: úplná částečná


4

Pojistky – tavné charakteristiky 4

160

10

t 120

s

60 min

Pro polovodiče aR, gR Halbleiter aR, gR 3

10

Leitungsschutz gG (gL)

gG / gL 2

10

1 30 s

ms

10

(ČSN EN 60269 / DIN VDE 0636)

Pro všeobecné použití Kabelund

10 2

Klasifikace pojistek

Ochrana motorů aM aM Schaltgeräteschutz 1

10

1. písmeno (g, a) = částečná nebo plná ochrana 2. písmeno (R, G, M) = typ jištění

5 0

1 500

10

100 50

10

10

10

Příklad: provozní třída gG / gL

-1

= pojistky pro všeobecné použití -2

= jištění vedení

-3

4 4x10

1

2

4

6 8 10

20

40 60 100 I/I N


5

Pojistky - nejpoužívanější provedení Nejpoužívanější provedení pojistek Závitové pojistky

Válcové pojistky

a) Diazed pojistky

(C10, C14, C22)

(DI, DII, DIII)

do 125 A

Výkonové pojistky (nožové, NH, PH, HBC, …) do 630 A

do 100 A

b) Neozed pojistky (D2, D3) do 100 A


6

Výkonové pojistky Vliv konstrukce pojistky na průběh tavné charakteristiky t

min Kontaktní nůž Indikátor vybavení

Tavná charakteristika

Úchytka Cu-tavný vodič Můstky

Mez difůze

Keramické pouzdro

s

Cínová pájka Křemičitý písek Přetížení Tavicí teplota pájky cca 170 °C

Zkratový proud Tavicí teplota mědi 1083 °C

Signalizační drátek Úchytka

ms Kontaktní nůž

IN

~ (4...8)  I

N


7

Typy jističů Instalační jističe

Spouštěče motorů

Jističe

Vzduchové jističe

ČSN EN60898

ČSN EN 60947-4-1

ČSN EN 60947-2/3

ČSN EN 60947-2/3

ČSN EN 60947-2/3

MCB Miniature Circuit Breaker

MPCB Motor Protective Circuit Breaker

MCCB Moulded Case Circuit Breaker

ACB Air Circuit Breaker


8

Instalační jističe (MCBs) ČSN EN 60898: Jističe pro domovní a podobné použití = Jističe pro laickou obsluhu

Spoušť na přetížení při 30°C

Zkratová spoušť vypínací charakteristiky B, C, D podle ČSN EN 60898

Oblast omezení zkrat. proudu nezávislé na typu vypínací charakteristiky © 2015 Eaton. All Rights Reserved..

9

Instalační jističe (MCBs) Selektivita dvou instalačních jističů v serii – nelze zajistit

= stejné vypínací časy ve stejné třídě omezení energie (třída selektivity) 3

10 000

3

Is

mezní selektivní proud pro jistič B


10

Instalační jističe (MCBs) pro speciální použití a) vypínací charakteristiky B, C, D podle ČSN EN 60898 b) vypínací charakteristiky Z, K, S a jiné podle ČSN EN 60947-2


11

Omezovací schopnost jističů při zkratu Průběh omezení předpokládaného zkratového proudu ik Charakteristiky I2t omezujícího jističe Ik - předpokládaný zkrat. proud (efektivní hodnota)

I2t

io - mezený proud (špičková hodnota)

Pozor, při porovnávání vlastností jisticích přístrojů a parametrů zkratového proodu je nutné spolu porovnávat srovnatelné parametry (efektivní nebo maximální hodnoty). t © 2015 Eaton. All Rights Reserved..

12

Selektivita mezi pojistkami a instalačními jističi Dvě pojistky

Jistič a pojistka

Plná selektivita

Plná selektivita

Selektivita pojistky a jističe

Viz tabulky selektivity

In1 : In2 = 1,6 : 1

Is mezní selektivní proud © 2015 Eaton. All Rights Reserved..

13

Selektivita proudových chráničů

t © 2015 Eaton. All Rights Reserved..

14

Výkonové jističe ČSN EN 60947-2: Jističe = jističe pro kvalifikovanou obsluhu Kompaktní, zapouzdřené jističe do 1600 A (MCCB – Moulded Case Circuit Breaker) Podle omezení zkratového proudu: • jističe omezující zkratový proud • jističe neomezující zkratový proud (vypínající při průchodu proudu nulou)

Vzduchové, otevřené jističe do 6300 A (ACB – Air Circuit Breaker) Neomezující zkratový proud © 2015 Eaton. All Rights Reserved..

15

Výkonové jističe s omezujícími vlastnostmi při zkratu


16

Výkonové jističe s omezujícími vlastnostmi Vypínací chrakteristiky

Omezovací chrakteristiky I2t

10 ms


17

Selektivita dvou výkonových jističů

Dva výkonové jističe - selektivitu lze zajistit a) v plném rozsahu nadproudů = plná selektivita b) v určitém rozsahu nadproudů = částečná selektivita Vždy je nutné porovnání vypínacích charakteristik, nebo použít výsledky zkratových zkoušek (tabulky selektivity). 1 – předřazený jistič: kategorie selektivity B se zpožděním tsd

V běžných instalacích stačí zajistit částečnou selektivitu. Zkratový proud v místě instalace Ik nesmí překročit hodnotu mezního selektivního proudu Is. © 2015 Eaton. All Rights Reserved..

2 – přiřazený jistič

kategorie selektivity A bez zpoždění

18

Vliv délky kabelů na velikost zkraového proudu Zkratový proud na svorkách transformátoru Ik3“

Skutečný zkratový proud v místě poruchy


19

Selektivita mezi výkonovými jističi Dva jističe s různou konstrukční velikostí a rozdílnými vypínacími časy. Tato kombinace zajišťuje plnou selektivitu (přirozená selektivita) do hodnoty vypínací shopnosti Icu přiřazeného jističe N – Neomezující jistič Rozdíl vypínacích časů

Příklad: - dva výkonové jističe (ACB , MCCB)


20

Selektivita mezi výkonovými jističi

Dva jističe se sejnou konstrukční velikostí a podobnými vypínacími časy Tato kombinace zajišťuje částečnou selektivitu do hodnoty selektivního proudu IS

Příklad: - dva vzduchové jističe (ACBs ) - dva kompaktní jističe (MCCBs) Oblast proudové selektivity


21

Selektivita mezi výkonovými jističi Kategorie selektivity A

Kategorie selektivity B - selektivní Icw (1s) – jmenovitý krátkodobý výdržný zkratový proud pro 1 sekundu

Nastavitelné zpoždění


22

Selektivita mezi výkonovými jističi Dva jističe se stejnou nebo podobnou konstrukční velikostí a rozdílnými vypínacími časy. Předřazený jistič 1 se zpožděním (kategorie selektivity B).

Rozdíl vypínacích časů

Oblast proudové selektivity

Tato kombinace zajišťuje částečnou selektivitu do hodnoty selektivního proudu IS. Příklad: - dva vzduchové jističe (ACBs ) - dva neomezující kompaktní jističe (MCCBs)


23

Vypínací charakteristiky výkonových jističů In Ir tr Isd tsd Ii

jmenovitý proud proud nastavení spouště na přetížení zpoždění spouště na přetížení nastavení proudu pro krátkodobé zpoždění zkratové spouště zpoždění zkratové spouště proud nastavení nezpožděné zkratové spouště

V případě jističů s pevně nastavenými spouštěmi je hodnota proudu nastavení zkratové spouště Ir rovna jmenovitému proudu In 1 – oblast jmenovitých proudů 2 – oblast přetížení proudu 3 – oblast zkratových proudů © 2015 Eaton. All Rights Reserved..

24

Vypínací schopnost jističů podle ČSN EN 60947-2 Icu- jmenovitá mezení zkratová vypínací schopnost je hodnota vyznačená na jističi při příslušném jmenovitém pracovním napětí (efektivní hodnotou AC proudu). Zkušební sled: O-t-CO Poté se provede pouze izolační zkouška. Předpokládá i možnost poškození jističe.

O vypnutí t prodleva (min. 3 minuty) CO zapnutí a vypnutí

Ics - jmenovitá provozní zkratová vypínací schopnost je hodnota vyznačená na jističi při příslušném jmenovitém pracovním napětí. Zkušební sled: O-t-CO –t-CO Poté se provede izolační zkouška výdržným napětím a zkouška oteplení. Jistič musí být schopen funkce beze změn vlastností (charakteristik) Po zkratu je nutné provést kontrolu jističe. Norma nepřipouští žádné svaření kontaktů.

Icu  Ics

Ics = k • Icu

kde: k = 25, 50, 75, 100 % (normalizované poměry) © 2015 Eaton. All Rights Reserved..

25

Vypínací schopnost jističů podle ČSN EN 60947-2 Icm - jmenovitá mezení zkratová zapínací schopnost Výpočet z hodnoty mezní zkratové vypínací schopnosti Icu za stanovených podmínek. Icu

cosφ

Icm = k x Icu

6 kA < Icu ≤ 10 kA

0,5

1,7 x Icu

10 kA < Icu ≤ 20 kA

0,3

2,0 x Icu

20 kA < Icu ≤ 50 kA

0,25

2,1 x Icu

50 kA ≤ Icu

0,2

2,2 x Icu

Icw - jmenovitá krátkodobá zkratová vypínací schopnost

Zkouška zkratovým proudem po dobu nastaveného zpoždění (0,1, 03, 0,5, 1 sec). Důležitý parametr pro jističe kategorie selektivity B (selektivní jističe)


26

Ikm

Průběh nesymetrického zkratového proudu

• Vypínací schopnost výkonových jističů Icu je určena hodnotou I“k3 • Hodnota Ikm určuje hodnotu zkratové odolnosti rozváděčů (dynamické namáhání ~ I2) a rovněž i jmenovitou zapínací schopnosti jističe Icm • SS složka proudu je významná u velkých výkonů a elektricky blízkých zkratů © 2015 Eaton. All Rights Reserved..

27

Výpočty zkratových proudů v sítích nn vn

transformátor

nn instalace

Náhradní schéma napájecí soustavy vn/nn

R

Z = R + jX cos  =

X


𝑹 𝒁

28

Parametry transformátorů 22/0,4 kV na straně nn S

25

40

63

80

100

160

250

400

400

630

1000

1600

ukT [%]

4

4

4

4

4

4

4

4

6

6

6

6

In [A]

36

58

91

115

144

231

361

577

577

909

1 443

2 309

Ik [kA]

0,90

1,40

2,27

2,89

3,61

5,77

9,02

14,43

9,62

15,16

24,06

38,49

Z [mΩ]

256,0

160,0

101,6

80,0

64,0

40,0

25,6

16,0

24, 0

15,2

9,6

6,0

R [mΩ]

199,00

133,00

79,00

55,00

37,30

20,00

11,50

5,70

5,70

3,75

2,16

1,16

X [mΩ]

161,00

88,90

63,90

58,10

52,00

34,60

22,87

14,95

23,3

14,80

9,35

5,89

[kVA]


29

Poměrné napětí nakrátko transformátorů uk [%] Princip měření

Ik

Uk

Uk - napětí nakrátko transformátoru je napětí, které je při zkratovaném vstupním vinutí nutno připojit na vstupní svorky transformátoru, aby vinutími protékal jmenovitý proud In (viz výrobní štítek). uk - poměrné napětí nakrátko charakterizuje poměr mezi napětím nakrátko a jmenovitým napětím transformátoru


.

30

Koordinace parametrů sítě, jističů a rozváděčů Vztahy mezi zkratovými proudy sítí nízkého napětí, vypínací schopností jističů a zkratové odolnosti rozváděčů Max. hodnota (první půlvlna)

Efektivní hodnota (ustálená)

Přepočet

Síť nn

Ikm (ip)

Ik "

Ikm = K x Ik"

Jističe nn

Icm

Icu

Icm = K x Icu

Rozváděče nn

Idyn

Icw

Idyn = K x Icw

Ikm (ip) Ik´´ Icm Icu Icw Idyn

K - součinitel závislý na výkonu zdroje, rozmezí je od 1,7 do 2,2

- nárazový zkratový proud v síti - počáteční rázový zkratový proud - jmenovitá zapínací schopnost jističe - jmenovitá mezní vypínací schopnost jističe - jmenovitý krátkodobý výdržný proud - jmenovitý dynamický proud přípojnic rozváděče © 2015 Eaton. All Rights Reserved..

31

Zonální selektivita mezi výkonovými jističi (ZSI) ZSI - Zone Selectivity Interface ACB (EATON) napájecí vedení ovlivněné zkratovým proudem v zóně svorkovnice ZSI propojení ZSI a komunikace

On-line komunikace mezi jističi s informací, ve které zóně vznikla porucha umožňuje vypnutí nastavených zpoždění selektivních spouští.


32

Tabulky selektivity – výsledky zkratových zkoušek Příklad podmínek zkratové selektivity kombinace pojistka-jistič


33

Řešení selektivity pomocí programů Eaton

Curve Select (aplikace pro Excel) © 2015 Eaton. All Rights Reserved..

34

Řešení selektivity pomocí programů Program Pavouk: http://xspider.moeller.net/


35

Záložní ochrana jističů (Back-up protection) Záložní ochrana jističů (back-up protection) je řešení, kdy předřazený jistič (1) zajišťuje omezení zkratového proudu na takovou hodnotu, kterou je přiřazený jistič (2) schopen vypnout.

Koordinace musí být prověřena zkratovými zkouškami ! Při předepsané kombinaci jističů je možné použít přiřazený jistič s menší vypínací schopností, než předpokládaný zkratový proud Icc. Icc = Ik3 = 24 kA Icu = 50 kA

Icu = 15 kA

Ik = 25 kA © 2015 Eaton. All Rights Reserved..

36

Děkuji Vám za pozornost


37

EATON TOUR Výběr jisticích a ochranných přístrojů Selektivita. Ing. František Štěpán

Recommend Documents