Od redakcji 2/2018

I okladkaSzanowni Państwo,

W dniu 18 lutego br. obchodziliśmy Dzień Baterii. Urządzenia do magazynowania energii elektrycznej pokonały w swym rozwoju długą drogę. Począwszy od starożytnych narzędzi dla złotników, poprzez zasilanie podzespołów samochodów, na aparaturze medycznej skończywszy.

Więcej…

Selektywność zabezpieczeń w instalacjach niskiego napięcia

2W każdej instalacji elektrycznej znajdują się elementy zabezpieczające, których zadaniem jest ochrona odbiorników, przewodów czy innych urządzeń instalacji przed tzw. nieprawidłowymi stanami pracy. Zaliczamy do nich m.in. przeciążenia i zwarcia − ogólnie znane pod pojęciem przetężeń.

Przeciążenie to nic innego jak wzrost prądu ponad wartość dopuszczalną długotrwale w obwodzie nieuszkodzonym. Przyczyną przeciążeń są najczęściej nadmierne pobory energii przez zasilane odbiorniki. Drugą przyczyną wzrostu prądu są zwarcia, które powstają na skutek uszkodzenia izolacji przewodów zasilających, aparatury łączeniowej bądź samego odbiornika.

Właściwie dobrane aparaty i urządzenia zabezpieczające gwarantują zatem, że instalacje elektryczne są bezpieczne od strony przeciwporażeniowej, wysoce niezawodne z punktu widzenia zasilania, bezpieczne pod względem pożarowym czy obciążeniem długotrwałym. Na rysunku 1 zaprezentowano uproszczony schemat przedstawiający układ zabezpieczeń instalacji elektrycznej.

Prawidłowe działanie zabezpieczeń jest możliwe tylko wtedy, gdy zapewni się odpowiedną ich wybiórczość – czyli właściwą koordynację. Brak wybiórczości zabezpieczeń, może powodować ich nieprawidłowe działanie, w postaci zbyt częstych wyłączeń zasilania co z kolei ma wpływ na właściwości użytkowe instalacji elektrycznej. Najprostszym sposobem wyeliminowania problemu zbyt częstych wyłączeń byłoby usunięcie zabezpieczeń. Jednak jest to absolutnie niedopuszczalne, ponieważ byłoby zwiększone zagrożenie pożarowe oraz mogłoby prowadzić do szybkiego zniszczenia instalacji wskutek jej przeciążenia. Problem koordynacji zabezpieczeń (zapewnienia właściwej selektywności) należy zawsze rozstrzygać na etapie projektowania instalacji, gdyż koszty z tym związane są wtedy najniższe. Nieprzemyślany pod kątem wybiórczości dobór zabezpieczeń może okazać się bowiem całkowicie błędny i wiązać się z ponowną wymianą aparatów i urządzeń zabezpieczających – a więc z dodatkowymi kosztami.

1

Stosowanie zasad selektywności zabezpieczeń przed prądem przetężeniowym narzucone jest przez odpowiednie normy, zasady wiedzy technicznej oraz rozporządzenia (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. U. nr 75 poz. 690 z późn. zm.). Do podstawowych aparatów elektrycznych chroniących przed prądami przetężeniowymi zalicza się: bezpieczniki topikowe (chronią przed skutkami zwarć i w niektórych przypadkach przeciążeń), przekaźniki termobimetalowe chroniące przed skutkami przeciążeń przy współpracy z innymi zabezpieczeniami przed skutkami zwarć oraz wyłączniki instalacyjne nadprądowe, których zadaniem jest ochrona przed skutkami zwarć jak i przeciążeń.

Selektywność działania zabezpieczeń oznacza, że w przypadku wystąpienia przeciążenia lub zwarcia zadziała to zabezpieczenie, które jest najbliższe miejscu wystąpienia tegoż przeciążenia czy zwarcia. Wśród wyłączników instalacyjnych nadprądowych wyróżnia się trzy typy wyzwalaczy bezzwłocznych o charakterystykach B, C lub D (różniące się zakresem prądu zadziałania) oraz jeden typ wyzwalacza termicznego przeciążeniowego. Jeśli wyłączniki nadprądowe o charakterystykach B, C lub D stosowane będą do wielostopniowego zabezpieczania obwodów, uzyskanie ich selektywnego działania w przypadku zwarcia nie jest możliwe – co wynika z ich charakterystyk prądowo-czasowych. Dlatego stworzono wyłączniki nadprądowe selektywne, które również wyposażone są w wyzwalacze zwarciowe i przeciążeniowe. Budowa takich wyłączników gwarantuje selektywną ich współpracę z innymi wyłącznikami nadprądowymi zarówno przy przeciążeniach jak i zwarciach.

W przypadku przedstawionym na rysunku 1 nie mamy gwarancji selektywnego zadziałania zabezpieczenia Z3 i Z4. Selektywność zabezpieczenia Z4 jest możliwa tylko z zabezpieczeniem Z2 – topikowym. Sytuacja ta wynika z charakterystyk prądowoczasowych dla powyższej instalacji, które przedstawiono na rysunku 2. Całkowita selektywność jest gwarantowana, gdy charakterystyki prądowo-czasowe poszczególnych zabezpieczeń nie mają ze sobą punktów wspólnych. W przypadku z rysunku 2 widać, że selektywność jest gwarantowana tylko dla zakresu prądów przeciążeniowych zabezpieczeń Z2 i Z4, zaś selektywność zwarciowa zabezpieczenia Z4 jest zachowana tylko z zabezpieczeniem Z2.

Jeśli zabezpieczenie przedlicznikowe Z3 zostanie zamienione na wyłącznik selektywny o charakterystyce E, to uzyska się selektywność układu. Jest to skuteczna metoda poprawy selektywności zabezpieczeń w układzie z rysunku 1 – jednak niestety zdecydowanie droższa i wiąże się także ze zwiększeniem wartości zabezpieczenia Z2 i Z1 w zależności od spodziewanego prądu 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.

Dobierając urządzenia zabezpieczające przed skutkami zwarć i przeciążeń należy postępować według pewnej określonej kolejności:

  • krok 1 – dobór zabezpieczenia do ochrony zasilanego odbiornika bądź grupy odbiorników;
  • krok 2 – sprawdzenie, czy dobrane urządzenie zabezpieczające spełni warunki ochrony przewodów i łączników tworzących obwód od zabezpieczenia do zacisków odbiornika;
  • krok 3 – sprawdzenie selektywności działania dobranego zabezpieczenia z innymi zabezpieczeniami zamontowanymi od strony zasilania.

Jeśli sprawdzenie wykonane według kroku 2 dało negatywny wynik, należy zmienić parametry przewodów, najczęściej zwiększając ich przekrój lub zmienić parametry chronionego łącznika roboczego. W przypadku negatywnego wyniku według kroku 3 należy dokonać zmian zabezpieczeń od strony źródła zasilania. Trzeba jednak przy tym pamiętać, że większość obwodów niskiego napięcia to układy promieniowe, w których kolejne stopnie zabezpieczeń nadprądowych stanowią kaskadę, patrząc w stronę źródła zasilania. Zatem zmiana parametrów zabezpieczenia przetężeniowego na którymkolwiek stopniu kaskady wymaga ponownego sprawdzenia warunków ochrony odcinka przewodów instalacyjnych objętego tym zabezpieczeniem.


(...)

Robert Gabrysiak

Pełna wersja artykułu w EI 6/2016 do zakupu na portalu www.e-czasopismo.pl oraz www.magazyn-online.com

Wyszukiwarka

like Newsletter!

like Nowości!

quote Na skróty

like Najczęściej czytane!

like Polecamy!

Znajdź nas na facebooku!

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to. Czytaj więcej…

Zrozumiałem