Selektywność działania zabezpieczeń w sieciach niskich napięć
Jak prawidłowo zaprojektować instalację elektryczną, czyli selektywność działania zabezpieczeń w sieciach niskich napięć?
Każdy, kto miał do czynienia z elektrotechniką, spotkał się z terminem selektywności działania zabezpieczeń. Zagadnienie to towarzyszy praktycznie każdemu projektowi elektrycznemu. Jednak nie każdy poświęca tej tematyce odpowiednio dużo czasu. W świecie opartym na pośpiechu w projekty wkrada się więc coraz więcej błędów wynikających z goniących nas terminów i piętrzących się problemów. Ten artykuł postara się w prosty sposób przedstawić selektywność działania zabezpieczeń i co zrobić, żeby praca związana z obliczeniami selektywności była możliwie jak najprostsza.
Czy z selektywnością działania zabezpieczeń spotykamy się na co dzień?
Jak najbardziej. Nie w oczywisty i jawny sposób, ale patrząc na zagadnienie szerzej, przeciętny Kowalski częściej ma do czynienia z brakiem selektywności działania zabezpieczeń niż mogłoby się wydawać. Awarie w instalacjach elektrycznych przytrafiają się każdemu. Najlepszym tego przykładem jest przepalona żarówka i zadziałanie zabezpieczenia. Czasem w starego typu mieszkaniach zdarza się tak, że zadziała zabezpieczenie na klatce schodowej bloku, a nie w mieszkaniu. To właśnie znak, że zabezpieczenia nie są selektywne względem siebie. Selektywność działania zabezpieczeń pozwala na uniknięcie sytuacji niepożądanych w instalacjach elektrycznych. Wracając do wcześniejszego przykładu, można stwierdzić, że koszt wymiany żarówki i przywrócenia zasilania w jednym z obwodów mieszkania jest niewielki. Jeśli jednak komuś przytrafi się sytuacja, w której zadziała zabezpieczenie na klatce, sprawy mogą potoczyć się różnie - przeważnie należy wymienić wkładkę topikową. Jednak, gdy rozdzielnica piętrowa jest zamknięta, to konieczne może okazać się wezwanie elektryka obsługującego budynek, któremu przyjazd, wymiana zabezpieczenia i przywrócenie zasilania może zająć godziny. W takim przypadku zużycie się żarówki, czyli niewielka i mało poważna awaria, może spowodować konieczność poniesienia wydatku, który kilkukrotnie przewyższa koszt zakupu nowej żarówki. A co w momencie, gdy przykład ten przełożymy na większą skalę? Zamiast mieszkania przyjmijmy linię produkcyjną, pracującą w trybie ciągłym. Można sobie wyobrazić, do jakich ponadplanowych kosztów może doprowadzić zatrzymanie linii, nie wspominając już o możliwych uszkodzeniach elementów procesowych.
Selektywność działania zabezpieczeń – co to takiego?
Selektywność działania zabezpieczeń to nic innego jak poprawny dobór zabezpieczeń w instalacji elektrycznej. Poprawny dobór - to znaczy, że urządzenia zabezpieczające, takie jak wyłączniki powietrzne, kompaktowe, nadprądowe czy bezpieczniki, mają nie tylko ochronić instalację przed negatywnymi skutkami przeciążenia lub zwarcia, ale również zadziałać w sposób możliwy do przewidzenia. Charakterystyki czasowo-prądowe tych aparatów powinny być dobrane w taki sposób, żeby w przypadku wystąpienia awarii zadziałało zabezpieczenie będące najbliżej źródła zakłócenia. Takie zachowanie zabezpieczeń pozwala zachować ciągłość zasilania linii i obwodów niedotkniętych awarią. Podstawowym typem selektywności działania zabezpieczeń jest selektywność nadprądowa opisana w normie PN - EN 60947-1:
Selektywność nadprądowa jest to koordynacja charakterystyk dwóch lub więcej zabezpieczeń nadprądowych w taki sposób, aby w przypadku wystąpienia przetężeń w określonych granicach, urządzenie mające pracować w tych granicach zadziałało, podczas gdy pozostałe nie zadziałają.
Wspomnianą selektywność nadprądową dodatkowo można podzielić na dwa typy:
- selektywność pełna – jest to takie skoordynowanie charakterystyk zabezpieczeń, aby w przypadku wystąpienia zakłócenia zawsze zadziałało najbliższe zabezpieczenie powyżej miejsca awarii
- selektywność częściowa – za ten rodzaj uznawana jest sytuacja, gdy celowo dopuszcza się pewne obszary charakterystyk, w których urządzenia nie muszą pracować selektywnie. Dotyczy to sytuacji, których wystąpienie jest mało prawdopodobne.
Najprostszym sposobem na sprawdzenie selektywności działania zabezpieczeń jest porównanie charakterystyk czasowo-prądowych urządzeń zabezpieczających.
Jak skutecznie i szybko projektować instalacje elektryczne, by zachować selektywność
Nieustanny postęp digitalizacji i rozwój technologii komputerowych oddziałują na każdą branżę. W przypadku projektów instalacji elektrycznych wspomniane czynniki ułatwiają i skracają pracę nad każdym projektem. Przykładem może być wykorzystanie programów z rodziny Simaris, jak na przykład Simaris Design. Jest to narzędzie, dzięki któremu można zaprojektować instalację elektryczną, jednocześnie uwzględniając większość zmiennych środowiskowych, jak różne typy ułożenia i prowadzenia kabli, przyrosty temperaturowe czy współczynniki jednoczesności. Na podstawie wprowadzonych parametrów zasilania i odbiorników, program sam dobierze aparaty zabezpieczające w taki sposób, żeby selektywność działania zabezpieczeń była spełniona. Uwzględni także warunki selektywności zależnie od tego, jakie zabezpieczenia zostaną w projekcie użyte jak np. stosunek prądów znamionowych wkładek bezpiecznikowych: gdzie In1 to prąd znamionowy wkładki wyższego poziomu, In2 to prąd znamionowy wkładki niższego poziomu rozdziału energii.
Jest to stosunek wynikający z normy PN-EN 60269-1. Warto zauważyć, że wkładki bezpiecznikowe Siemensa w klasie użytkowania gG do 400 V AC są selektywne względem siebie w stosunku prądów znamionowych 1:1,25. Dzięki temu możliwe jest stosowanie bardziej dopasowanych wkładek bezpiecznikowych do poszczególnych obwodów. Dodatkowo pozwala to zapewnić selektywność działania zabezpieczeń przy niższych kosztach, bez konieczności przewymiarowania wkładek bezpiecznikowych. Charakterystyki czasowo-prądowe wkładek bezpiecznikowych nożowych LV HRC z serii 3NA38 zostały przedstawione na rysunku.
Selektywność działania zabezpieczeń, czyli w jaki sposób skutecznie i efektywnie zabezpieczać instalacje elektryczne
Selektywność działania zabezpieczeń pozawala na optymalizację kosztów, łatwiejsze planowanie i zarządzanie rozdziałem energii, ogranicza czas przestoju oraz pozwala na zachowanie najwyższego stopnia ochrony instalacji elektrycznych. Informacje przedstawione w artykule to jedynie fragment całego zagadnienia. Zainteresowanych zachęcamy do zapoznania się z Podręcznikiem Selektywności.
Autor: Bartosz Toporkiewicz
Zapisz się na Newsletter
Interesują Cię aktualności Siemens Polska? Zasubskrybuj nasz Newsletter
