Зонная селективная блокировка (ZSI) — более быстрое отключение без потери селективности между автоматическими выключателями

Руководство об уставках LSI(G) рассматривает, как селективность между вышестоящим и нижестоящим автоматическими выключателями достигается установкой выдержки времени короткой задержки (tsd) вышестоящего выключателя длиннее полного времени отключения нижестоящего выключателя. Эта статья рассматривает дополнительную технику, делающую эту фиксированную задержку умнее: зонную селективную блокировку (zone selective interlocking, ZSI).

Недостаток обычной временной ступенчатой селективности

При классической временной ступенчатой настройке селективности задержка tsd вышестоящего выключателя является фиксированным значением, независимо от того, где именно в защищаемой этим выключателем зоне находится повреждение. Это означает, что даже при повреждении, возникающем прямо под самим вышестоящим выключателем — где вообще не нужно ждать никакого нижестоящего выключателя, — вышестоящий выключатель всё равно удерживает полную задержку, рассчитанную на самый глубокий уровень сети. При тяжёлом повреждении вблизи вышестоящего выключателя это излишне долгое ожидание означает большую энергию, вкладываемую в повреждение, и, следовательно, более высокую энергию дуги именно в том месте установки, где повреждение наиболее тяжёлое (см. [руководство о риске вспышки дуги и СИЗ](/guides/nen-3140/vlamboog)).

Как работает ZSI: сигнал блокировки между последовательными уровнями выключателей

ZSI соединяет электронные расцепители последовательных уровней выключателей выделенным сигнальным соединением (проводным, или, у более современных цифровых реле, через протокол связи). Принцип:

• Если нижестоящий выключатель видит повреждение в своём диапазоне короткой задержки или защиты от замыкания на землю, он немедленно посылает сигнал блокировки вышестоящему выключателю (выключателям) в своей цепочке.
• Если вышестоящий выключатель получает этот сигнал блокировки, он удерживает свою нормальную, более длинную задержку tsd — точно как при обычной временной ступенчатой селективности, — давая нижестоящему выключателю время самому отключить повреждение.
• Если вышестоящий выключатель не получает сигнал блокировки в течение короткого времени отклика, он заключает, что повреждение находится в его собственной зоне (то есть не будет отключено никаким нижестоящим выключателем), и отключается почти мгновенно, вместо удержания полной задержки, предназначенной для самого глубокого уровня.

Результат в том, что каждый выключатель в цепочке отключается почти мгновенно при повреждении в своей собственной, ближайшей зоне — снижая энергию дуги, — при этом полная селективность между уровнями сохраняется для повреждения, реально находящегося дальше в установке.

ZSI дополняет, а не заменяет, кривую LSI(G)

Выключатель с ZSI сохраняет свою полностью настроенную кривую LSI(G) (см. связанное руководство) в качестве резерва: если сигнальное соединение ZSI по какой-либо причине не функционирует или не подключено (например, у выключателя, (пока) не включённого в сеть ZSI), выключатель возвращается к своей нормальной, ступенчатой по времени уставке tsd. Таким образом, ZSI не заменяет исходную уставку LSI(G), а делает её динамической: короткой, где возможно, длинной, где необходимо для селективности.

Внимание: точная схема соединений, используемый сигнальный протокол и степень взаимной совместимости ZSI выключателей разных производителей вытекают из спецификаций производителя выключателя; эта статья рассматривает принцип, а не готовую инструкцию по подключению для каждой марки или типа выключателя.

Практическая значимость

При проектировании или оценке распределительного устройства с несколькими уровнями автоматических выключателей целесообразно исследовать, доступна ли и применима ли ZSI, особенно в местах с высоким риском энергии дуги для персонала (например, у главного распределительного щита): ZSI может обеспечить там значительное снижение падающей энергии без отказа от селективности с нижестоящими выключателями — в отличие от простого сокращения уставки tsd вышестоящего выключателя, что, напротив, подорвало бы селективность.

Частые ошибки

1. Предположение, что ZSI устраняет необходимость правильно настроенных кривых LSI(G) — ZSI работает поверх исходной уставки tsd, как её динамическое сокращение при отсутствии сигнала блокировки, а не как замена.
2. Невключение сигнального соединения ZSI в приёмо-сдаточные испытания — неработающее или неправильно подключённое сигнальное соединение возвращается к нормальной, более длинной задержке, что безопасно для селективности, но сводит на нет ожидаемое снижение энергии дуги.
3. Подключение выключателей разных производителей для ZSI без проверки — не каждый протокол или реализация сигнала взаимно совместимы.
4. Применение ZSI как замены надлежащего расчёта селективности — ZSI улучшает время реакции при повреждении вблизи выключателя, но исходная ступенчатость по времени tsd всё же должна быть правильно рассчитана для ситуации отсутствия сигнала блокировки.

Связанные материалы

• Настройки автоматического выключателя — L, S, I и G в защитной характеристике LSI(G)
• Автоматический выключатель в литом корпусе (MCCB) в сравнении с модульным автоматом (MCB)
• Вспышка дуги — риск, энергия и СИЗ
• Распределительные устройства и селективность — §536