Selektivitet i el-installationer: Koordination af afbrydere og beskyttelse

Effektiv selektivitet i el-installationer: principper, koordination af afbrydere, Ipeak/I²T-analyse og praktiske løsninger for sikker, pålidelig beskyttelse og minimal nedetid.

Selektivitet (også kaldet diskrimination) sikrer, at kun den nærmeste (nedstrøms) beskyttelsesenhed kobler ud ved en fejl, mens øvrige kredse forbliver i drift. Det minimerer uønskede strømafbrydelser og begrænser det område, der mister forsyning ved en kortslutning eller overstrøm.

Hvad afgør selektiviteten?

Selektivitet vurderes ud fra flere karakteristika ved afbrydere og sikringer:

• Tids-strøm-kurver (time-current curves): viser, hvor hurtigt en enhed kobler ved forskellige fejlstrømme. Kurverne kan sammenlignes for at sikre, at den nedstrøms enhed kobler hurtigere end den opstrøms ved en given fejl.
• Ipeak (spidsgennemstrøm): den maksimale øjeblikkelige strøm ved kortslutning, som påvirker mekanisk og elektrisk stress og især indflydelse på afbryderens øjeblikkelige udløsning.
• I²t (energi gennemstrømning eller "let-through energy"): beskriver den termiske energi, en afbryder eller sikring tillader gennem udkoblingstiden. Lavere I²t betyder mindre termisk belastning på efterfølgende udstyr.
• Brydekapacitet: den maksimale kortslutningsstrøm en enhed kan afbryde uden at blive beskadiget.

Typer af selektivitet

• Fuldstændig selektivitet: nedstrøms enhed altid kobler før opstrøms for alle relevante fejlstrømme inden for systemets PSCC (prospective short-circuit current).
• Delvis selektivitet: selektivitet gælder kun under bestemte fejlstrømsområder (fx lave til moderate fejlstrømme), men ikke ved meget høje fejlstrømme.
• Ingen selektivitet: opstrøms og nedstrøms enheder kan udløse samtidigt eller opstrøms først, hvilket kan føre til større udbredt afbrydelse.

Metoder til at opnå og forbedre selektivitet

• Tidsforsinkelse / tidsgrading: indstillingsforskel i tidsrelæer mellem nedstrøms og opstrøms enhed gør, at den nærmeste enhed får tid til at rydde fejlen først.
• Kurvekoordinering: sammenligning af producenternes time-current-kurver for at sikre overlap uden krydsning i det relevante område.
• Brug af strømlimitterende enheder: moderne kortslutningsbegrænsende afbrydere eller sikringer med lav Ipeak og lav I²t kan forbedre selektiviteten, selv over den nominelle brydekapacitet.
• Fuse-to-breaker og fuse-to-fuse koordinering: ved korrekt udvalgte par kan fuser og afbrydere opnå god selektivitet ved at sammenholde I²t-værdier.
• Zone Selective Interlocking (ZSI) og kommunikerende beskyttelse: elektroniske systemer som ZSI tillader hurtig selektiv udløsning ved at lade nedstrøms enheder hævde retten til at koble først via signaler.
• Retningsbestemt overstrømsbeskyttelse: i net med parallelle feeders kan retningsbestemt relæbeskyttelse sikre korrekt selektivitet.

Praktisk fremgangsmåde ved dimensionering

• Beregn den forventede prospektive kortslutningsstrøm (PSCC) ved relevante punkter i installationen.
• Indhent producenternes tekniske data og time-current-kurver for hver enhed.
• Udfør en selektivitetsstudie: sammenlign kurver, Ipeak og I²t for at fastlægge, om der er fuld, delvis eller ingen selektivitet.
• Anfør tid- og strømindstillinger (og evt. margin) i dokumentationen, og medtag eventuelle forudsætninger (temperatur, tolerancer, aldring).
• Overvej brug af ZSI eller andre kommunikationsbaserede løsninger, når traditionel kurvekoordinering ikke er tilstrækkelig.
• Test og verifikation: efter installation bør selektiviteten verificeres ved prøver og/eller kontrollerede test efter fabrikantens anvisninger og gældende regler.

Begrænsninger og sikkerhedshensyn

• Selektivitet må ikke kompromittere personsikkerhed eller brandbeskyttelse: nogle beskyttelseskriterier kræver hurtig udkobling frem for maksimal selektivitet.
• Producentdata er vejledende: faktorer som temperatur, alder, lavspændingstolerance og tolerancer i udløsere kan påvirke realiseret selektivitet.
• I nogle tilfælde er selektivitet ved høje kortslutningsstrømme kun mulig ved at vælge opstrøms enheder med tilsigtet lavere Ipeak eller ved at anvende specialudstyr.
• Lokale forskrifter og standarder (fx IEC/EN-standarder og nationale regler) skal altid følges.

Gode råd

• Start med en kortslutningsberegning for hele anlægget.
• Sørg for at have producenternes selektivitetsdiagrammer og tabeller til rådighed.
• Dokumentér alle indstillinger og antagelser i en selektivitetsrapport.
• Regelmæssig vedligehold og test bevarer selektivitet over tid.
• Kontakt leverandører eller en el-projekterende ved komplekse net og høje PSCC-værdier for at finde løsninger som ZSI eller strømlimitterende enheder.

Leverandører angiver ofte det maksimale selektivitetsniveau mellem to nominerede afbrydere i deres tekniske referencemanualer. Disse data er nyttige som første screening, men bør altid efterprøves i en konkret beregning og koordineringsstudie under hensyn til netets faktiske forhold.

Søg efter bogstav