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

Transkript

2 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 Koordinace elektrických zařízení? 2

3 Koordinace elektrických zařízení ČSN , 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 : 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

4 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

5 Pojistky tavné charakteristiky min s t s Pro Halbleiter polovodiče ar, gr ar, gr Pro Kabel- všeobecné und použití Leitungsschutz gg (gl) gg / gl Schaltgeräteschutz Ochrana motorů am am Klasifikace pojistek (ČSN EN / DIN VDE 0636) 1. písmeno (g, a) = částečná nebo plná ochrana 2. písmeno (R, G, M) = typ jištění Příklad: ms provozní třída gg / gl = pojistky pro všeobecné použití x I/I N = jištění vedení 5

6 Pojistky - nejpoužívanější provedení Nejpoužívanější provedení pojistek Závitové pojistky a) Diazed pojistky (DI, DII, DIII) do 100 A Válcové pojistky (C10, C14, C22) do 125 A Výkonové pojistky (nožové, NH, PH, HBC, ) do 630 A b) Neozed pojistky (D2, D3) do 100 A 6

7 Výkonové pojistky Vliv konstrukce pojistky na průběh tavné charakteristiky t min s ms Mez difůze Přetížení Tavicí teplota pájky cca 170 C Tavná charakteristika Můstky Zkratový proud Tavicí teplota mědi 1083 C Kontaktní nůž Indikátor vybavení Úchytka Cu-tavný vodič Keramické pouzdro Cínová pájka Křemičitý písek Signalizační drátek Úchytka Kontaktní nůž I N ~ (4...8) I N 7

8 Typy jističů Instalační jističe ČSN EN60898 ČSN EN /3 Spouštěče motorů Jističe Vzduchové jističe ČSN EN ČSN EN /3 ČSN EN /3 MCB Miniature Circuit Breaker MPCB Motor Protective Circuit Breaker MCCB Moulded Case Circuit Breaker ACB Air Circuit Breaker 8

9 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 Oblast omezení zkrat. proudu nezávislé na typu vypínací charakteristiky 9

10 Instalační jističe (MCBs) Selektivita dvou instalačních jističů v serii nelze zajistit = stejné vypínací časy ve stejné třídě omezení energie (třída selektivity) I s mezní selektivní proud pro jistič B 10

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

12 Omezovací schopnost jističů při zkratu Průběh omezení předpokládaného zkratového proudu ik I k - předpokládaný zkrat. proud (efektivní hodnota) i o - mezený proud (špičková hodnota) I 2 t Charakteristiky I 2 t omezujícího jističe Pozor, při porovnávání vlastností jisticích přístrojů a parametrů zkratového proodu je nutné spolu porovnávat srovnatelné parametry (efektivní nebo maximální hodnoty). t 12

13 Selektivita mezi pojistkami a instalačními jističi Dvě pojistky Plná selektivita I n1 : I n2 = 1,6 : 1 Jistič a pojistka Plná selektivita Selektivita pojistky a jističe Viz tabulky selektivity I s mezní selektivní proud 13

14 Selektivita proudových chráničů t 14

15 Výkonové jističe ČSN EN : 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 15

16 Výkonové jističe s omezujícími vlastnostmi při zkratu 16

17 Výkonové jističe s omezujícími vlastnostmi Vypínací chrakteristiky Omezovací chrakteristiky I 2 t 10 ms 17

18 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 V běžných instalacích stačí zajistit částečnou selektivitu. Zkratový proud v místě instalace I k nesmí překročit hodnotu mezního selektivního proudu I s. se zpožděním t sd 2 přiřazený jistič kategorie selektivity A bez zpoždění 18

19 Vliv délky kabelů na velikost zkraového proudu Zkratový proud na svorkách transformátoru I k3 Skutečný zkratový proud v místě poruchy 19

20 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 I cu přiřazeného jističe Rozdíl vypínacích časů N Neomezující jistič Příklad: - dva výkonové jističe (ACB, MCCB) 20

21 Selektivita mezi výkonovými jističi Dva jističe se sejnou konstrukční velikostí a podobnými vypínacími časy Tato kombinace zajišťuje částečnou selektivitu do hodnoty selektivního proudu I S Oblast proudové selektivity Příklad: - dva vzduchové jističe (ACBs ) - dva kompaktní jističe (MCCBs) 21

22 Selektivita mezi výkonovými jističi Kategorie selektivity A Kategorie selektivity B - selektivní I cw (1s) jmenovitý krátkodobý výdržný zkratový proud pro 1 sekundu Nastavitelné zpoždění 22

23 Selektivita mezi výkonovými jističi Dva jističe se stejnou nebo podobnou konstrukční velikostí a rozdílnými vypínacími časy. Předřazený jistič 1 se zpožděním (kategorie selektivity B). Oblast proudové selektivity Rozdíl vypínacích časů Tato kombinace zajišťuje částečnou selektivitu do hodnoty selektivního proudu I S. Příklad: - dva vzduchové jističe (ACBs ) - dva neomezující kompaktní jističe (MCCBs) 23

24 Vypínací charakteristiky výkonových jističů I n jmenovitý proud I r proud nastavení spouště na přetížení t r zpoždění spouště na přetížení I sd nastavení proudu pro krátkodobé zpoždění zkratové spouště t sd zpoždění zkratové spouště I i proud nastavení nezpožděné zkratové spouště V případě jističů s pevně nastavenými spouštěmi je hodnota proudu nastavení zkratové spouště I r rovna jmenovitému proudu I n 1 oblast jmenovitých proudů 2 oblast přetížení proudu 3 oblast zkratových proudů 24

25 Vypínací schopnost jističů podle ČSN EN I cu - 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. I cs - jmenovitá provozní zkratová vypínací schopnost je hodnota vyznačená na jističi při příslušném jmenovitém pracovním napětí. I cu I cs I cs = k I cu kde: k = 25, 50, 75, 100 % (normalizované poměry) O vypnutí t prodleva (min. 3 minuty) CO zapnutí a vypnutí 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. 25

26 Vypínací schopnost jističů podle ČSN EN I cm - jmenovitá mezení zkratová zapínací schopnost Výpočet z hodnoty mezní zkratové vypínací schopnosti I cu za stanovených podmínek. I cu cosφ I cm = k x I cu 6 ka < I cu 10 ka 0,5 1,7 x I cu 10 ka < I cu 20 ka 0,3 2,0 x I cu 20 ka < I cu 50 ka 0,25 2,1 x I cu 50 ka I cu 0,2 2,2 x I cu I cw - 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

27 Průběh nesymetrického zkratového proudu I km Vypínací schopnost výkonových jističů I cu je určena hodnotou I k3 Hodnota I km určuje hodnotu zkratové odolnosti rozváděčů (dynamické namáhání ~ I 2 ) a rovněž i jmenovitou zapínací schopnosti jističe I cm SS složka proudu je významná u velkých výkonů a elektricky blízkých zkratů 27

29 Parametry transformátorů 22/0,4 kv na straně nn S [kva] u kt [%] I n [A] I k [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 29

30 Poměrné napětí nakrátko transformátorů u k [%] Princip měření I k U k U k - napětí nakrátko transformátoru je napětí, které je při zkratovaném vstupním vinutí nutno připojit na vstupní svorky transformátoru, aby vinutími protékal jmenovitý proud I n (viz výrobní štítek). u k - poměrné napětí nakrátko charakterizuje poměr mezi napětím nakrátko a jmenovitým napětím transformátoru Eaton. All All Rights Reserved.. 30

31 Koordinace parametrů sítě, jističů a rozváděčů Vztahy mezi zkratovými proudy sítí nízkého napětí, vypínací schopností jističů a zkratové odolnosti rozváděčů Max. hodnota Efektivní hodnota Přepočet (první půlvlna) (ustálená) Síť nn I km (i p ) I k " I km = K x I k " Jističe nn I cm I cu I cm = K x I cu K - součinitel závislý na výkonu zdroje, rozmezí je od 1,7 do 2,2 Rozváděče nn I dyn I cw I dyn = K x I cw I km (i p ) I k I cm I cu I cw I dyn - 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 31

32 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

33 Tabulky selektivity výsledky zkratových zkoušek Příklad podmínek zkratové selektivity kombinace pojistka-jistič 33

34 Řešení selektivity pomocí programů Eaton Curve Select (aplikace pro Excel) 34

35 Řešení selektivity pomocí programů Program Pavouk: 35

36 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 I cc. I cc = I k3 = 24 ka I cu = 50 ka I cu = 15 ka I k = 25 ka 36

37 Děkuji Vám za pozornost 37