Selektiivsus (elektrikaitse): kaitselülitite koordineerimine ja põhimõte

Selektiivsus (elektrikaitse): praktiline juhend kaitselülitite koordineerimisest, aeg‑voolu kõverad, Ipeak ja I²T, et tagada töökindel ning ohutu elektrisüsteem.

Selektiivsus (tuntud ka kui diskrimineerimine) tähendab elektrisüsteemis seda, et rikke korral lülitub välja ainult rikke all olev kaitselüliti, mitte eelpool asuv põhilüliti. Selle põhimõte põhineb erinevate kaitselülitite omaduste – eelkõige aeg‑voolu (vallandamis) kõverate, tipp‑läbivoolu (Ipeak) ja energia läbitagastuse (I²T) – analüüsil ja sobival häälestamisel.

Mida arvestada selektiivsuse saavutamisel

• Aeg‑voolu kõverad – võrrelge allavoolu ja ülesvoolu lülitite long‑time, short‑time ja instant‑jahutusomadusi; ajastuse erinevus peab tagama, et allavoolu lüliti reageerib kiiremini.
• Ipeak (tipp‑vool) – lühise alguses esineb tippvoolu komponent; ülesvoolu kaitse võiks olla võimeline taluma allavoolu lühise tippu ilma ebaõigesti sissepoole lahmama.
• I²T ehk energia – lüliti enda poolt lubatud läbi minev energiahulk määrab, kas eelnev seade kuumeneb nii palju, et see hakkab ise lülituma; koordineerimine energia tasandil tagab, et eelnev seade ei “letita” läbi nii palju energiat, et see tagajärjel avab end enne allavoolu seadme katkestust.
• Kaitselüliti katkestusvõime (breaking capacity) – ülesvoolu lüliti peab taluma kogu süsteemi lühivoolu ilma mehaanilise või termilise kahjustuseta ning eelistatult mitte lülituma välja rikke korral, mis kuulub allavoolu ahelale.
• Stardivoolude ja mittevõrdsete tingimuste mõju – arvestada tuleb mootorite käivitusvoolusid, asümmeetrilisi vigu ja võimalikke paralleelarvutusi.

Seadistamise meetodid

• Aegne koordineerimine (time grading) – määratakse allavoolu lülitile kiirem reaktiivsus ja ülesvoolule pikkem aja‑viivitus; tavaliselt jäetakse häälestuste vahele ohutusmarginaal (grading margin), mis on tavaliselt ligikaudu 0,2–0,5 s, sõltuvalt süsteemist ja standarditest.
• Voolu/energial põhinev koordineerimine – valitakse sellised seadmed või häälestused, et ülesvoolu lüliti talub teatud I²T‑taset ja Ipeak‑taset, mis tekib allavoolu rikke ajal.
• Faasne/kombineeritud lahendus – elektrisüsteemides kasutatakse sageli nii aja‑ kui energia‑koordineerimist üheskoos, eriti kui kasutatakse elektronilisi trip‑ühikuid, mille seadistused on paindlikud (long‑time, short‑time, instant jne).
• Zone Selective Interlocking (ZSI) ja kommunikatsioonipõhised lahendused – elektroonilised kaitsesüsteemid suhtlevad omavahel, et anda prioriteet varem rikke tuvastanud allavoolu lülitile; see võimaldab kiiret ja samas selektiivset reageerimist.

Selektiivsuse liigid

• Täielik selektiivsus – allavoolu seade lülitub välja enne ülesvoolu kõigil rikkevoolude väärtustel ja kõigis ajavahemikes.
• Osaline selektiivsus – koordineerimine kehtib ainult teatud voolude vahemikus (nt kuni konkreetseni lühisvooluni); väga suured lühisvoolud võivad mõlemad seaded mõjutada.
• Funtsionaalne selektiivsus – kasutatakse tehnikaid nagu ZSI või kommunikatsioon, kus achieve selektiivsus pigem signaalide ja prioriteetide kaudu kui ainult ajastuse või voolu põhjal.

Praktilised sammud süsteemi koordineerimiseks

• Koguge kõigi kasutatavate kaitselülitite aeg‑voolu kõverad, Ipeak ja I²T andmed ning tootjate selektiivsustabelid.
• Arvutage või hinnake maksimaalne võimalik lühisvool (fault level) iga kastilise punkti juures.
• Joonistage kõverad log‑log graafikul või kasutage tootja tarkvara, et näha, kus seaded kattuvad ja kus on risk, et ülesvool lülitub enne allavoolu.
• Määrake häälestused (long‑time, short‑time, instantaneous) ja jäta piisav ajamarginaal; kui kasutatakse energiapõhist koordineerimist, kontrollige I²T‑võrdlust.
• Kinnitage koordineerimine tootja selektiivsustabelite või sertifikaatidega ning dokumenteerige häälestused ja testitulemused.

Piirangud ja riskid

• Liigne koordineerimismärgina (nt väga pikk ülesvoolu viivitus) võib suurendada süsteemi koormuse ja ohtlike seisakute aega – ohutus ja kiire voolu taastamine tuleb tasakaalustada.
• Kui seadmed on erinevatelt tootjatelt, võivad kõverate kujud ja mõõtmismeetodid erineda — tootja tabelid ning sertifikaadid on hädavajalikud.
• Standardeid ja regulatsioone tuleb järgida (nt IEC/EN normid nagu IEC 60947‑2 ja kohalike elektriohutusnõuete sätted).

Kokkuvõte

Selektiivsus tagab, et rikke korral eemaldatakse vigane osa süsteemist minimaalse võimaliku häiringuga ülejäänud võrgu töösse. Selle saavutamiseks tuleb arvestada aeg‑voolu kõveraid, tippvoolu (Ipeak) ja energiategurit (I²T), valida sobivad seadmed ning häälestada need koordineeritult. Tootjate selektiivsustabelid, graafiline analüüs ja kaasaegsed kommunikatsioonilahendused (nagu ZSI) lihtsustavad planeerimist — kuid lõppkontroll ja dokumentatsioon peaksid olema osa igast projektist.

Otsing