Выбор автоматического выключателя по току короткого замыкания: Выбор автоматического выключателя — Руководство по устройству электроустановок

Содержание

Выбор автоматического выключателя — Руководство по устройству электроустановок

Критерии выбора автоматического выключателя

Выбор автоматических выключателей определяется электрическими характеристиками электроустановки, условиями эксплуатации, нагрузками и необходимостью дистанционного управления (в зависимости от типа планируемой телекоммуникационной сети).

Выбор автоматического выключателя производится с учетом:

  • электрических характеристик электроустановки, для которой предназначен этот автоматический выключатель;
  • условий его эксплуатации: температуры окружающей среды, размещения в здании подстанции или корпусе распределительного щита, климатических условий и др.;
  • требований к включающей и отключающей способности при коротких замыканиях, эксплуатационных требований: селективного отключения, требований к дистанционному управлению и индикации и соответствующим вспомогательным контактам, дополнительным расцепителям, соединениям;
  • правил устройства электроустановок, в частности требований в отношении обеспечения защиты людей;
  • характеристик нагрузки, например электродвигателей, люминесцентного освещения, разделительных трансформаторов низкого напряжения.

Следующие замечания относятся к выбору низковольтного автоматического выключателя для использования в распределительных системах.

Выбор номинального тока с учетом окружающей температуры

Номинальный ток автоматического выключателя определяется для работы при определенной температуре окружающей среды, которая обычно составляет:

  • 30°С для бытовых автоматических выключателей;
  • 40°С для промышленных автоматических выключателей.

Функционирование этих автоматических выключателей при другой окружающей температуре зависит главным образом от технологии применяемых расцепителей (рис. h50).


Рис. h50: Температура окружающей среды

Некомпенсируемые термомагнитные комбинированные расцепители

Порог срабатывания автоматических выключателей с некомпенсируемыми комбинированными расцепителями зависит от окружающей температуры.

Автоматические выключатели с некомпенсируемыми термомагнитными расцепителями имеют порог срабатывания, который зависит от окружающей температуры.

Если автоматический выключатель установлен в оболочке или в помещении с высокой температурой (например, в котельной), то ток, необходимый для отключения этого автоматического выключателя при перегрузке, будет заметно ниже. Когда температура среды, в которой расположен автоматический выключатель, превышает оговоренную изготовителем температуру, его характеристики окажутся «заниженными». По этой причине изготовители автоматических выключателей приводят таблицы с поправочными коэффициентами, которые необходимо применять при температурах, отличных от оговоренной температуры функционирования автоматического выключателя. Из типовых примеров таких таблиц (рис. h51) следует, что при температуре, оговоренной изготовителем, происходит повышение порога срабатывания соответствующего автоматического выключателя. Кроме того, небольшие модульные автоматические выключатели, установленные вплотную друг к другу (рис. h37), обычно монтируются в небольшом закрытом металлическом корпусе. В таком случае, вследствие взаимного нагрева при прохождении обычных токов нагрузки, к их токовым уставкам необходимо применять поправочный коэффициент 0,8.

Автоматические выключатели C60a, C60H: кривая C; C60N: кривые B и C (стандарт. температура: 30°С)

Ном. ток (А) 20 °C 25 °C 30 °C 35 °C 40 °C 45 °C 50 °C 55 °C 60 °C
1 1,05 1,02 1,00 0,98 0,95 0,93 0,90 0,88 0,85
2 2,08 2,04 2,00 1,96 1,92 1,88 1,84 1,80 1,74
3 3,18 3,09 3,00 2,91 2,82 2,70 2,61 2,49 2,37
4 4,24 4,12 4,00 3,88 3,76 3,64 3,52 3,36 3,24
6 6,24 6,12 6,00 5,88 5,76 5,64 5,52 5,40 5,30
10 10,6 10,3 10,0 9,70 9,30 9,00 8,60 8,20 7,80
16 16,8 16,5 16,0 15,5 15,2 14,7 14,2 13,8 13,5
20 21,0 20,6 20,0 19,4 19,0 18,4 17,8 17,4 16,8
25 26,2 25,7 25,0 24,2 23,7 23,0 22,2 21,5 20,7
32 33,5 32,9 32,0 31,4 30,4 29,8 28,4 28,2 27,5
40 42,0 41,2 40,0 38,8 38,0 36,8 35,6 34,4 33,2
50 52,5 51,5 50,0 48,5 47,4 45,5 44,0 42,5 40,5
63 66,2 64,9 63,0 61,1 58,0 56,7 54,2 51,7 49,2


NS250N/H/L (стандартная температура: 40°C)

Ном. ток (А) 40 °C 45 °C 50 °C 55 °C 60 °C
TM160D 160 156 152 147 144
TM200D 200 195 190 185 180
TM250D 250 244 238 231 225


Рис. h51: Таблицы для определения коэффициентов понижения/повышения токовых уставок, которые должны применяться к автоматическим выключателям с некомпенсируемыми тепловыми расцепителями в зависимости от температуры

Пример:
Какой номинальный ток (In) следует выбрать для автоматического выключателя C60 N? Этот аппарат:

  • обеспечивает защиту цепи, в которой максимальный расчетный ток нагрузки составляет 34 А;
  • установлен вплотную к другим автоматическим выключателям в закрытой распределительной коробке;
  • эксплуатируется при окружающей температуре 50°С.

При окружающей температуре 50°С уставка автоматического выключателя C60N с номинальным током 40 А снизится до 35,6 А (см. таблицу на рис. h51). Взаимный нагрев в замкнутом пространстве учитывается поправочным коэффициентом 0,8. Таким образом, получаем 35,6 x 0,8 = 28,5 A, что неприемлемо для тока нагрузки 34 А.

Поэтому будет выбран автоматический выключатель на 50 А, и соответствующая скорректированная уставка по току составит 44 x 0,8 = 35,2 А.

Компенсированные комбинированные расцепители

Эти расцепители содержат биметаллическую компенсирующую пластину, которая обеспечивает возможность регулировки уставки по току отключения при перегрузке (Ir или Irth) в установленных пределах независимо от температуры окружающей среды.

Пример:

  • В некоторых странах система заземления TT является стандартной в низковольтных распределительных системах, а бытовые (и аналогичные) электроустановки защищаются в месте ввода автоматическим выключателем, который устанавливается соответствующей энергоснабжающей организацией. Такой автоматический выключатель, помимо защиты от косвенного прикосновения, обеспечит отключение цепей при перегрузках, если потребитель превысит уровень потребляемого тока, оговоренный в его контракте с энергоснабжающей организацией. Регулировка уставок автоматического выключателя с номинальным током менее 60 А возможна при температуре от - 5 до +40°С.
  • Низковольтные автоматические выключатели с номинальным током менее 630 А обычно оснащаются компенсируемыми расцепителями для этого диапазона температуры (от - 5 до +40 °С).

Электронные расцепители

Электронные расцепители устойчиво функционируют при изменении окружающей температуры.

Важным преимуществом электронных расцепителей является их устойчивая работа при изменении температурных условий. Однако само распределительное устройство часто налагает эксплуатационные ограничения при повышенных температурах, поэтому изготовители обычно приводят рабочую диаграмму, на которой указываются максимально допустимые значения уставок тока в зависимости от окружающей температуры (рис. h52).

Тип автоматического выключателя Masterpact NW20 40°C 45°C 50°C 55°C 60°C
h2/h3/h4 Выкатной,
горизонтальное
исполнение
In (A) 2,000 2,000 2,000 1,980 1,890
Максимальное значение
токовой уставки (Ir)
1 1 1 0,99 0,95
L1 Выкатной,
вертикальное
исполнение
In (A) 2,000 200 1,900 1,850 1,800
Максимальное значение
токовой уставки (Ir)
1 1 0,95 0,93 0,90

Рис. h52: Снижение максимального значения токовой уставки автоматического выключателя Masterpact NW20 в зависимости от температуры

Выбор уставок срабатывания без выдержки времени

На рис. h53 представлены основные характеристики расцепителей мгновенного срабатывания.

Тип Расцепитель Применения
Электромагнитный
3-5 In
Тип B
  • Источники питания, создающие низкие уровни тока короткого замыкания (резервные генераторы)
  • Кабели или цепи большой длины
Электромагнитный
5-10 In
Тип C
  • Защита цепей: общий случай
Электромагнитный
10-14 In
Тип D или K
  • Защита цепей, имеющих высокие уровни переходных токов (цепи электродвигателей, трансформаторов)
12 In
Тип MA
  • Защита цепей электродвигателей в сочетании с контакторами, оснащенными тепловыми реле.


Рис. h53: Различные расцепители мгновенного действия

Выбор автоматического выключателя с учетом требований к отключающей способности при КЗ

Для установки низковольтного автоматического выключателя требуется, чтобы его предельная отключающая способность (или отключающая способность вышестоящего выключателя, удовлетворяющего условиям координации с нижестоящим) была равна расчетному ожидаемому току короткого замыкания или превышала.

Автоматический выключатель, предназначенный для использования в низковольтной электроустановке, должен удовлетворять одному из двух следующих условий:

  • иметь предельную отключающую способность Icu (Icn), которая равна расчетному ожидаемому току короткого замыкания в месте установки или превышает его;
  • использоваться совместно с другим устройством, расположенным выше по цепи и имеющим требуемую отключающую способность.

Во втором случае характеристики этих двух устройств должны быть согласованы так, чтобы ток, который может проходить через вышерасположенное устройство, не превышал максимальный ток, который способны выдержать нижерасположенный выключатель и все соответствующие кабели, провода и другие элементы цепи без какого-либо повреждения. Данный метод целесообразен при использовании:

Выбор автоматических выключателей вводных и отходящих линий

Случай применения одного трансформатора

Если трансформатор расположен на потребительской подстанции, то в некоторых национальных стандартах требуется применение низковольтного автоматического выключателя, в котором были бы явно видны разомкнутые контакты, такого как, например, выкатной выключатель Compact NS.

Пример (рис. h54):
Какой тип автоматического выключателя пригоден для главного автомата защиты электроустановки, питаемой от трехфазного понижающего трансформатора мощностью 250 кВА и напряжением во вторичной обмотке 400 В, установленного на потребительской подстанции?

Ток трансформатора In = 360 А
Ток (трехфазный) Isc = 8,9 кА

Для таких условий подходящим вариантом будет автоматический выключатель Compact NS400N с диапазоном регулировки расцепителя 160 - 400 А и предельной отключающей способностью (Icu) 45 кА.

Рис. h54: Пример установки автоматического выключателя на выходе трансформатора, расположенного на потребительской подстанции

Несколько трансформаторов, включенных параллельно

(рис. h55)

При наличии нескольких трансформаторов, включенных параллельно, автоматический выключатель, установленный на выходе самого маленького трансформатора, должен иметь отключающую способность не менее суммарной отключающей способности других низковольтных автоматических выключателей трансформаторов.

  • Каждый из автоматических выключателей CBP, установленных на линиях, отходящих от низковольтного распределительного щита, должен быть способен отключать суммарный ток короткого замыкания от всех трансформаторов, подсоединенных к шинам, т.е. Isc1 + Isc2 + Isc3.
  • Автоматические выключатели CBM, каждый из которых контролирует выход соответствующего трансформатора, должны быть способны отключать максимальный ток короткого замыкания, например, ток Isc2 + Isc3, если короткое замыкании возникло в месте, расположенном выше выключателя CBM1.

Из этих соображений понятно, что в таких обстоятельствах автоматический выключатель самого маленького трансформатора будет подвергаться самому большому току короткого замыкания, а автоматический выключатель самого большого трансформатора будет пропускать наименьший ток короткого замыкания.

  • Номинальные токи отключения автоматических выключателей CBM должны выбираться в зависимости от номинальной мощности к КВА соответствующих трансформаторов.

Примечание: необходимыми условиями для успешной параллельной работы трехфазных трансформаторов являются следующие:
1. Фазовый сдвиг напряжений во вторичной и первичной обмотках должен быть одинаков во всех параллельно включенных трансформаторах.
2. Коэффициенты трансформации должны быть одинаковы для всех трансформаторов.
3. Напряжения короткого замыкания (Uк %) должны быть одинаковыми для всех трансформаторов.

Например, трансформатор мощностью 750 кВА с Uк = 6% будет правильно делить нагрузку с трансформатором мощностью 1000 кВА, имеющим Uк = 6%, т.е. эти трансформаторы будут автоматически нагружаться пропорционально их мощностям. Для трансформаторов, у которых отношение номинальных мощностей превышает 2, параллельная работа не рекомендуется.

Рис. h55: Параллельное включение трансформаторов


В таблице, приведенной на рис. h56, указаны максимальные токи короткого замыкания, которым подвергаются автоматические выключатели вводных и отходящих линий (соответственно CBM и CBP на рис. h55), для самой распространенной схемы параллельной работы (2 или 3 трансформатора одинаковой мощности). Приведенные данные базируются на следующих допущениях:

  • мощность трехфазного короткого замыкания на стороне высокого напряжения трансформатора составляет 500 МВА;
  • трансформаторы являются стандартными распределительными трансформаторами напряжением 20/0,4 кВ, характеристики которых приведены в таблице;
  • кабели от каждого трансформатора к его низковольтному автоматическому выключателю состоят из одножильных проводников длиной 5 метров;
  • между каждым автоматическим выключателем вводной цепи (CBM) и каждым автоматическим выключателем отходящей цепи (CBP) имеется шина питания длиной 1 м;
  • распределительное устройство расположено в напольном закрытом распределительном щите, температура окружающего воздуха - 30°С.

Кроме того, в этой таблице указаны модели автоматических выключателей Schneider Electric, рекомендуемые для применения в каждом случае в качестве автоматических выключателей вводных и отходящих линий.

Количество и мощность трансформаторов 20/0,4 кВ (кВА) Мин. отключающая способность авт. выключателя ввода Icu (кА) Авт. выключатели ввода (CBM),полностью согласованные с авт.выключателем отходящих линий (CBP) Мин. отключающая способность авт. выключателя отходящих линий Icu (кА) Авт. выключатели ввода (CРВ)на ном. ток 250 A
2 x 400 14 NW08N1/NS800N 27 NSX250H
3 x 400 28 NW08N1/NS800N 42 NSX250H
2 x 630 22 NW10N1/NS1000N 42 NSX250H
3 x 630 44 NW10N1/NS1000N 67 NSX250H
2 x 800 19 NW12N1/NS1250N 38 NSX250H
3 x 800 38 NW12N1/NS1250N 56 NSX250H
2 x 1,000 23 NW16N1/NS1600N 47 NSX250H
3 x 1,000 47 NW16N1/NS1600N 70 NSX250H
2 x 1,250 29 NW20N1/NS2000N 59 NSX250H
3 x 1,250 59 NW20N1/NS2000N 88 NSX250L
2 x 1,600 38 NW25N1/NS2500N 75 NSX250L
3 x 1,600 75 NW25N1/NS2500N 113 NSX250L
2 x 2,000 47 NW32N1/NS3200N 94 NSX250L
3 x 2,000 94 NW32N1/NS3200N 141 NSX250L


Рис. h56: Максимальные значения тока короткого замыкания, который должне отключаться автоматическими выключателями ввода и отходящих линий (соответственно CBM и CBP) при параллельной работе нескольких трансформаторов


Пример (рис. h57):

  • Выбор автоматического выключателя вводной линии (CBM):

Для трансформатора мощностью 800 кВА In = 1126 А, Icu (минимальный ток) = 38 кА (из рис. h56).
При таких характеристиках таблица рекомендует использовать Compact NS1250N (Icu = 50 кА).

  • Выбор автоматического выключателя отходящей линии (CBP):

Из рис. h56 требуемая отключающая способность (Icu) для таких автоматических выключателей составляет 56 кА.

Для трех отходящих линий 1, 2 и 3 рекомендуется использовать токоограничивающие автоматические выключатели типа NS400 L, NS250 L и NS 100 L. В каждом случае номинальная отключающая способность Icu = 150 кА.

Рис. h57: Параллельная работа трансформаторов


Эти автоматические выключатели обеспечивают следующие преимущества:
  -   полное согласование с характеристиками вышерасположенных автоматических выключателей (CBM), т. е. селективность срабатывания защит;
  -   использование метода каскадирования с соответствующей экономией затрат в отношении всех элементов, расположенных ниже по цепи.

Выбор автоматических выключателей отходящих и оконечных линий

Значения тока короткого замыкания в любом месте электроустановки можно определить с помощью таблиц.

Использование таблицы G39

С помощью этой таблицы можно быстро определить величину трехфазного тока короткого замыкания в любом месте электроустановки, зная:

  • величину тока короткого замыкания в точке, расположенной выше места, предназначенного для установки соответствующего автоматического выключателя;
  • длину, сечение и материал проводников между этими двумя точками.

После этого можно выбрать автоматический выключатель, у которого отключающая способность превышает полученное табличное значение.

Детальный расчет тока короткого замыкания

Для того, чтобы более точно рассчитать величину тока короткого замыкания, особенно в случае, когда отключающая способность автоматического выключателя чуть меньше величины, полученной из таблицы, необходимо использовать метод, описанный в разделе Ток короткого замыкания.

Двухполюсные автоматические выключатели (для фазы и нейтрали) с одним защищенным полюсом

Такие автоматические выключатели обычно имеют устройство максимальной защиты только на полюсе фазы и могут применяться в системах TT, TN-S и IT. В системе IT должны выполняться следующие условия:

  • условие (B) из таблицы G67 для максимальной защиты нулевого проводника в случае двойного короткого замыкания;
  • отключающая способность при КЗ: двухполюсный автоматический выключатель (фаза-нейтраль) должен быть способен отключать на одном полюсе (при линейном напряжении) ток двойного короткого замыкания, равный 15% трехфазного тока короткого замыкания в месте его установки, если этот ток не превышает 10 кА, или 25% трехфазного тока короткого замыкания, если он превышает 10 кА;
  • защита от косвенного прикосновения: такая защита обеспечивается в соответствии с правилами, предусмотренными для систем заземления IT.

Недостаточная отключающая способность при КЗ

В низковольтных распределительных системах, особенно в сетях, эксплуатируемых в тяжелых условиях, иногда случается, что рассчитанный ток трехфазного КЗ Isc превышает предельную отключающую способность Icu автоматических выключателей, имеющихся в наличии для установки, или же изменения, произошедшие в системе выше, привели к изменениям требований к отключающим способностям автоматических выключателей.

  • Решение 1: убедитесь в том, что соответствующие автоматические выключатели, расположенные выше тех, которых это коснулось, являются тогоограничивающими, поскольку в таком случае можно использовать принцип каскадного включения (см. подраздел Согласование характеристик автоматических выключателей).
  • Решение 2: установите несколько автоматических выключателей с более высокой отключающей способностью. Такое решение представляется экономически целесообразным в том случае, если затронуты один или два автоматических выключателя.
  • Решение 3: установите последовательно с затронутыми автоматическими выключателями и выше по цепи токоограничивающие плавкие предохранители (типа gG или aM). При этом такая схема должна отвечать следующим условиям:

  -   предохранитель должен иметь соответствующий номинал;
  -   предохранитель не должен устанавливаться в цепи нулевого проводника, за исключением определенных электроустановок системы IT, в которых при двойном коротком
      замыкании в нулевом проводнике возникает ток, превышающий отключающую способность автоматического выключателя.

В этом случае расплавление предохранителя в нулевом проводнике приведет к тому, что этот автоматический выключатель отключит все фазы.zh:断路器的选择

Расчет токов короткого замыкания и выбор автоматических выключателей и

Элементы электроснабжения и электрического освещения

Расчет токов короткого замыкания необходим для правиль­ного выбора и отстройки защитной аппаратуры. Ток короткого замыкания возникает при соединении токоведущих частей фаз между собой или с заземленным корпусом электроприемника в схемах с глухозаземленной нейтралью и нулевым проводом. Его величина, А, может быть определена по формуле

где Uф — фазное напряжение сети, В;

Zп — сопротивление петли фаза-нуль, Ом,

R — активное сопротивление одного провода цепи корот­кого замыкания, Ом;

X — индуктивное сопротивление, рассчитываемое по удель­ному индуктивному сопротивлению равному 0,6 Ом/км;

Zт — полное сопротивление фазной обмотки трансформа­тора на стороне низшего напряжения, Ом,

где UH, IH — номинальные напряжение и ток трансформатора;

UK% — напряжение короткого замыкания трансформатора, % от номинального.

Величины UH, lН и Uк% для соответствующего трансформа­тора приводятся в главе 5.

Выбор электрического аппарата осуществляется по его функциональному назначению, по роду напряжения и тока, ->о величине мощности.

Следует иметь в виду современную тенденцию, заклю­чающуюся в том, что при выборе между предохранителями и автоматическими выключателями, предпочтение отдается последним в силу их большей надежности, лучшей защиты от неполнофазных режимов, универсальности и т. д.

Выбор аппаратов по напряжению заключается в соответ­ствии номинального напряжения, указанного в паспорте ап­парата, и его рода (переменное, постоянное) номинальному напряжению питающей сети. При выборе аппарата по току следует учесть, что его номинальный ток должен быть не меньше рабочего тока установки.

Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели выбираются прежде всего по номинальным значениям напряжения и тока. Затем опреде­ляются токи уставки теплового и электромагнитного расцепителей.

Тепловой росцепитель автомата защищает электроуста­новку от длительной перегрузки по току. Ток уставки теплового расцепителя принимается равным на 15—20% больше рабочего тока:

где 1Р — рабочий ток электроустановки, А.

Электромагнитный расцепитель автомата защищает электроустановку от коротких замыканий. Ток уставки электромагнитного расцепителя определяется из следующих соображений: автомат не должен срабатывать от пусковых токов двигателя электроустановки Iпуск.дв., а ток срабатывания электромагнитного расцепителя IЭМР выбирается кратным току срабатывания теплового расцепителя:

где К = 4,5—10 — коэффициент кратности тока срабатывания электромагнитного расцелителя.

Выбранный автоматический выключатель проверяется по чувствительности и по отключающей способности. Автоматы с номинальным током до 100 А должны срабатывать при условии

где IО.К.З. — ток однофазного короткого замыкания.

Чувствительность автомата, имеющего только тепловой расцепитель, определяется соотношением:

Автоматы с номинальным током более 100 А должны срабатывать при

Отключающая способность автомата с электромагнитным расцепителем определяется величиной тока трехфазного короткого замыкания IТ.К.З.

Выбор предохранителей

Ток плавкой вставки предохранителя выбирается в соот­ветствии с выражением

Ток плавкой  вставки предохранителей, используемых для защиты асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором,

где Iпуск  пусковой ток двигателя, А;

β — коэффициент, зависящий от условий пуска, при сред­них условиях пуска (β = 2,5.



Выбор автоматического выключателя по параметрам сети, подключенной нагрузке (мощности), по току, по сечению провода. Конструктивные элементы и особенности эксплуатации автоматов.

Старая версия статьи здесь

Автоматические выключатели одновременно выполняют функции защиты и управления: защищают кабели, провода, электрические сети и потребителей от перегрузки и короткого замыкания (сверхтоков короткого замыкания), а также обеспечивают нормальный режим протекания электротока в цепи и осуществляют управление участками электроцепей.

Автоматические выключатели выполняют одновременно функции защиты и управления, бывают однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные.

Автоматы имеют защитные (спусковые) устройства двух типов: тепловое реле с выдержкой времени для защиты от перегрузки и электромагнитное реле для защиты от короткого замыкания.

Основные конструктивные узлы автоматических выключателей: главная контактная система, дугогасительная система, привод, расцепляющее устройство, расцепители и вспомогательные контакты. Расцепители представляют собой реле прямого действия, служащее для отключения автоматического выключателя (без выдержки времени или с выдержкой) через механизм свободного расцепления, который в свою очередь состоит из рычагов, защелок, коромысел и отключающих пружин.

 


Только правильно выбранный автоматический выключатель сможет защитить Вас и сработает в случае аварии или при опасной нагрузке на вашу электропроводку. Неверный выбор может привести к пожару или поражению электрическим током.

Не рекомендуется применять "автомат" с видимыми повреждениями корпуса, а также устанавливать автоматические выключатели с завышенным номинальным током срабатывания. Нужно выбирать автоматический выключатель строго под параметры вашей электропроводки и потребителей, только известных производителей и желательно в специализированных магазинах.

Выбираются автоматические выключатели по номинальному току, напряжению и по условиям эксплуатации (исходя из типа исполнения). Если необходимо выбрать автомат для подключения известных нагрузок необходимо рассчитать ток. Автоматический выключатель также должен отключить напряжение при коротком замыкании.

Характеристики срабатывания (отключения) и эксплуатации установлены в европейских стандартах на автоматические выключатели: DIN VDE 0641 часть 11/8.92, EN 60 898, IEC 898 (DIN – Немецкий промышленный стандарт, VDE – Технические правила Общества немецких электриков, EN – Европейский стандарт, IEC – Международная электротехническая комиссия) и в российском стандарте ГОСТ Р 50345-99.

Согласно данным стандартам защитные устройства могут быть трех характеристик срабатывания:

    • Автоматический выключатель с характеристикой срабатывания B рекомендуется применять преимущественно для защиты оборудования, кабелей и цепей в жилых домах (как правило, цепи освещения и розеток)
    • Автоматический выключатель с характеристикой срабатывания C рекомендуется применять  для защиты оборудования, кабелей и цепей в жилых домах (цепи освещения и розеток), а также для защиты цепей с потребителями, обладающими большим пусковым током (группы ламп, электродвигатели и т. д.)
    • Автоматические выключатели с характеристикой срабатывания D преимущественно применяются для защиты кабелей и цепей с потребителями с очень большим пусковым током (сварочные трансформаторы, электродвигатели и т.д.)

Стоит отметить, что подавляющее большинство автоматов на российском рынке предлагается с характеристикой С, с характеристикой B продаются как правило автоматы на малые токи, остальные поставляются в основном под заказ.

 


Согласно стандарту DIN VDE 0100 часть 430/11.91 и его приложений (для устройств защиты кабелей и электрических цепей от перегрузки), защита от чрезмерного нагрева (тепловая защита) в случае перегрузки обеспечивается, если выполняются следующие условия:

    • Потребляемый ток цепи должен быть меньше или равным номинальному току автоматического выключателя, который в свою очередь должен быть не больше, чем максимально допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля (Ib<=In<=Iz)
    • Номинальный ток срабатывания автоматического выключателя (для защиты от перегрузки по току) должен быть примерно в 1,5 раза меньше, чем максимально допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля (In<=1,45*Iz)

где Ib – потребляемый ток цепи, нагрузка
Iz – допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля
In – номинальный или заданный ток устройств защиты от чрезмерного тока

Определить максимальный ток, который выдерживает проводка можно с помощью программы по выбору сечения провода по нагреву и потерям напряжения или по таблицам ПУЭ (Правил устройства электроустановок).

 

 
Характеристики срабатывания автоматических выключателей B и C согласно DIN VDE 0641 и D согласно IEC 947-2

 

Параметры срабатывания линейных защитных автоматов согласно DIN VDE 0641 и IEC 60 898

 

 Характеристика срабатывания  Тепловое реле  Электромагнитное реле
 Малый испытательный ток  Большой испытательный ток  Время срабатывания  Удерживание  Срабатывание Время срабатывания
 B  1,13*In    > 1час  3*In   > 0,1 с
   1,45*In  < 1час    5*In < 0,1 с
 C  1,13*In    > 1час  5*In   > 0,1 с
   1,45*In  < 1час    10*In < 0,1 с
 D  1,13*In    > 1час  10*In   > 0,1 с
   1,45*In  < 1час    20*In < 0,1 с

 

То есть при перегрузке до 13% номинального тока, автоматический выключатель должен отключиться не ранее, чем через час (т. е. выдерживать перегрузку 13% минимум в течение часа), а при перегрузке до 45%, тепловое реле должно отключить "автомат" в течение часа.

Трехкратную перегрузку автоматический выключатель с характеристикой B должен как минимум выдерживать 0,1 секунду, а при пятикратной перегрузке встроенное электромагнитное реле должно отключить автоматический выключатель менее чем за 0,1 секунду.

Из всего этого видно, что номинальный ток выбранного Вами автоматического выключателя, как минимум, не должен превышать допустимых токовых нагрузок для Вашей электропроводки, поэтому, приобретая автоматические выключатели, будьте внимательны с выбором тока. Если Вам продавец советует выбрать автоматический выключатель с током не менее 25А, чтобы при включенном холодильнике, обогревателе, стиральной машине и т.п. его не выбивало, то помните, что в большинстве квартир проводка выполнена из алюминия сечением 2.5 мм2, а такой провод выдерживает максимум 24А. В этом случае единственным разумным решением будет не включать одновременно, например, микроволновую печь и электрочайник или стиральную машину, а не заменять автомат 16А на 25А. Не забывайте, что автоматический выключатель должен выполнять свое основное предназначение - защищать Вашу сеть от перегрузок.

Аналогичным образом подбирается и номинальный ток для дифференциального автомата (так как он объединяет в себе УЗО и автоматический выключатель) - выбор дифференциального автоматического выключателя.

При использовании в цепи постоянного тока характеристики срабатывания теплового расцепителя остаются теми же, что и в сетях переменного напряжения. А характеристики максимального испытательного тока электромагнитного расцепителя изменятся.

Значения максимального испытательного тока электромагнитного расцепителя.

 

 

 

Характеристика выключения

B

C

D

АС/50 Гц (переменный ток)

DC (постоянный ток)

АС/50 Гц (переменный ток)

DC (постоянный ток)

АС/50 Гц (переменный ток)

Минимальный испытательный ток

3,0*In

3,0*In

5*In

5*In

10*In

Максимальный испытательный ток

5,0*In

7,5*In

10*In

15*In

20*In


Допустимая нагрузка на автоматические выключатели
, установленные в ряд один за другим

Поправочный коэффициент (K) в случае взаимного теплового влияния автоматических выключателей, установленных рядом друг с другом, при расчетной нагрузке.

 Число автоматических выключателей  Коэффициент К
 1  1
 2...3  0,95
 4...5  0,9
 ≥6  0,85


Влияние окружающей температуры на тепловое срабатывание автоматического выключателя (приведенные в столбце 30°С токи соответствуют номинальным токам автоматического выключателя, так как при этой температуре задается режим срабатывания). В таблице приведены уточненные значения расчетного тока в зависимости от окружающей температуры.

 

In (А) 30°С 35°С 40°С 45°С 50°С 55°С 60°С
0,5 0,5 0,47 0,45 0,4 0,38 - -
1 1 0,95 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5
2 2 1,9 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3
3 3 2,8 2,5 2,4 2,3 2,1 1,9
4 4 3,7 3,5 3,3 3 2,8 2,5
6 6 5,6 5,3 5 4,6 4,2 3,8
10 10 9,4 8,8 8 7,5 7 6,4
16 16 15 14 13 12 11 10
20 20 18,5 17,5 16,5 15 14 13
25 25 23,5 22 20,5 19 17,5 16
32 32 30 28 26 24 22 20
40 40 37,5 35 33 30 28 25
50 50 47 44 41 38 335 32
63 63 59 55 51 48 44 40

 

См. каталог:
Модульные устройства коммутации и управления HAGER
Автоматические выключатели, УЗО и дифф. автоматы Hager
Линейные защитные автоматы - для защиты кабелей и проводов
Автоматические выключатели Hager HMF на токи 80-125А
Автоматические выключатели SASSIN
Автоматы дифференциальные SASSIN серии C45L, C45N

Статьи по теме:

Выбор устройства защитного отключения (УЗО)
Выбор дифференциального автомата
Проведение электромонтажных работ


Внимание! При полном или частичном копировании материалов данной статьи или другой информации с сайта www.electromirbel.ru, обязательно наличиеактивной ссылки, ведущей на главную страницу www.electromirbel.ru или на страницу с копируемым материалом. Гиперссылка не должна быть запрещена к индексации поисковыми системами (например, с помощью тегов noindex, nofollow и т.д.)!!!


© ООО "Электромир", 2010.

Как выбрать автоматический выключатель по мощности, по току для дома

Сейчас наличие автоматических выключателей в электрической сети любого дома является уже обычно практикой.

Если раньше такой выключатель и имелся в сети, то только на входе проводки в дом.

Сейчас же их устанавливают на разные ветки сети дома, производящих подачу электрической энергии на определенные потребители.

Функции автоматического выключателя

Обычно знания владельца дома по поводу этих выключателей сводиться к тому, что они защищают приборы, включенные в сеть или одну из ветвей ее от перегрузки.

И это действительно так, но это лишь следствие работы данного устройства.

Основное же назначение – защита проводки от превышений значений силы тока, в первую очередь – критических.

Если коротко, то при превышении силы тока выключатель обесточит ту часть проводки, которая прикреплена к его выходным клеммам. Вот только срабатывание его может быть разным.

При незначительном увеличении силы тока он обесточит сеть через определенный период времени.

А вот при резком скачке, возникающего обычно при коротком замыкании, выключатель сработает практически мгновенно, что убережет проводку от расплавления и возможного возникновения возгорания.

Если рассматривать автоматический выключатель внешне, то особой сложности конструкции его и не видно – просто пластиковый коробок с клеммами для подключения проводки и небольшой тумблер для включения-выключения.

Но это только внешне.

Читайте также:

Конструкция автоматического выключателя

Внутренняя же конструкция его не такая уж и простая.

В корпусе располагаются:

  • Механизм взвода;
  • Винт тепловой установки;
  • Биметаллический тепловой расцепитель;
  • Электромагнитный катушечный расцепитель;
  • Дугогасительная камера;
  • Силовые контакты;
  • Канал отвода раскаленных газов.

Каждый из этих элементов выполняет определенную работу. Читайте по теме — что такое дифавтомат, как подключить.

Механизм взвода соединен с тумблером, а на концах его установлены силовые контакты. Им и производится передача электрического тока с входящих клемм на выходящие.

Биметаллический (тепловой) расцепитель представляет собой пластину, которая при нагреве изгибается, разъединяя силовые контакты.

Предназначен этот расцепитель для прекращения подачи тока, если его сила не имеет пикового значения.

При незначительном превышении силы тока со временем пластина разогреется и произойдет размыкание контактов. То есть, срабатывает этот расцепитель через определенное время.

Винтом же регулируется зазор между пластиной и контактом. Регулировка этого винта выполняется заводом-изготовителем.

Электромагнитный расцепитель предназначен для мгновенного обесточивания сети. Срабатывает он только при воздействии на него токов больших значений, возникающих при коротком замыкании.

При срабатывании одного из расцепителей, между контактами неизбежно произойдет возникновение электрической дуги, и чем больше сила тока – тем она сильнее.

Чтобы эта дуга не привела к повреждению элементов выключателя, в его конструкцию входит дугогасительная камера, которая гасит внутри себя возникшую дугу.

При всем этом внутри образуются газы с повышенной температурой, которые отводятся по специальному каналу.

Конструктивно все автоматические выключатели практически одинаковы, но рабочие параметры их отличаются.

Существуют определенные критерии выбора автоматических выключателей, которые и учитывают их параметры.

Читайте также:

Основные характеристики автоматических выключателей

Ток короткого замыкания

Первым из критериев, который учитывается при выборе автомата, является ток короткого замыкания, он же – отключающая способность выключателя.

Этот критерий характеризует максимальное значение силы тока, при котором автомат сработает, не получив повреждений.

Измеряется данный показатель в Амперах, но поскольку при коротком замыкании сила тока может достигать значительных показателей, то этот критерий для автомата указывается в тысячах Ампер.

Значение силы тока

Вторым критерием при выборе является номинальное значение силы тока, с которым будет работать выключатель.

Этот критерий указывает силу тока, при превышении которой автомат сработает и произойдет обесточивание.

На данный показатель влияет много факторов – сечение провода, материал его изготовления, протяженность проводки до автомата, нагрузка, которая будет создаваться в проводке при подключении электроприборов.

Ток срабатывания

Данный показатель указывает, какое максимальное значение силы тока может выдержать выключатель без срабатывания электромагнитного расцепителя.

Дело в том, что при включении приборов могут возникать пусковые токи, которые зачастую в несколько раз превышают номинальное значение, но при этом они не являются током короткого замыкания. К примеру, при включении компьютера.

Эти пусковые токи краткосрочны, поэтому не приводят к срабатыванию теплового размыкателя, поскольку для этого требуется время, а их сила недостаточна для включения в действие электромагнитного размыкателя.

Критерий поделен на классы, которые указывают, во сколько раз сила пускового тока может превышать номинальную без срабатывания автомата.

Селективность

Исходя из первых трех критериев, условно можно разделить все автоматы для использования на:

  1. Малонагруженных сетей;
  2. Средненагруженных;
  3. Высоконагруженных сетей.

При этом использовать, к примеру, высоконагруженный автомат для ветви сети, которая обеспечивает питание лампочек не только нецелесообразно, но и опасно.

Его характеристики значительно выше, чем требуется для такой сети, поэтому даже при возникновении КЗ он может попросту не сработать.

И наоборот, автомат для малонагруженных сетей при использовании на сетях с большой нагрузкой будет срабатывать даже при небольших перегрузках.

Количество полюсов автомата указывает, с каким из типов сетей он может работать.

Для обычной домашней однофазной сети подходит двухполюсный выключатель.

Читайте также:

На обеспечение отдельного участка этой сети подойдет однополюсный автомат.

А вот если имеется трехфазная сеть в доме, то понадобится четырехполюсный выключатель.

Но это только критерии, указывающие основные характеристики. Следует отметить, что все они нанесены в виде маркировки на корпусе автоматического выключателя.

Теперь на примере объясним, за что отвечает каждый из элементов этой маркировки.

Обозначение маркировки выключателей

На всех автоматах имеется крупная буквенно-цифровая маркировка (В10, С16, С10, D50).

Эта маркировка включает в себя два параметра выключателя: класс тока срабатывания и номинальный ток напряжения.

Всего классов три – В, С и D. Каждый из них имеет свою кратность силы тока по отношению к номинальному значению.

Так, автомат класса «В» способен принять силу тока в 3-5 раз большую номинала, до того, как он произведет разъединение контактов. Такие автоматы подходят для слабонагруженных сетей.

У класса «С» сила тока до срабатывания автомата может достигать 5-10-кратного увеличения по сравнению с номинальным значением. Автомат с этим классом уже предназначен для средненагруженных сетей.

Класс D предназначен для высоконагруженных сетей, где возможно кратковременное значительное увеличение силы тока. Такой автомат может выдержать до срабатывания ток силой, превосходящей номинальное значение в 10-20 раз.

Второе значение этой маркировки указывает как раз номинальное значение тока, с которым будет работать выключатель.

Основным параметром при выборе по данному значению является сечение провода.

От сечения провода зависит, какая допустимая сила тока может через него проходить.

Так, медный двухжильный провод с сечением 1,5 мм. кв., уложенный закрытым способом (в штробу или трубу) может пропускать через себя ток силой 18А без нанесения ущерба для самого провода.

При превышении этого значения провод начнет греться, что может привести к расплавлению изоляции, а без нее между проводами возникнет КЗ.

Для провода сечением 2,5 мм. кв. это значение уже достигает 25 А. В итоге чем больше сечение, тем больше пропускная способность провода.

Ниже в таблице можно посмотреть все значения тока.

Теперь свяжем эту маркировку воедино.

К примеру, имеется выключатель с обозначением В10. Это значит, что номинальная сила тока, которую автомат будет пропускать через себя без включения в работу теплового расцепителя – 10 А.

Выключатель имеет класс В, поэтому до срабатывания электромагнитного расцепителя от способен пропустить краткосрочный ток силой до 30-50 А.

Но в этом есть небольшой подвох, который следует учитывать при выборе автомата.

К примеру, сила тока, проходящая через него, превышает номинальное только в 1,5 раза. Для срабатывания электромагнитного расцепителя этого явно недостаточно.

Но при этом если пропускная способность провода будет точно соответствовать номинальной силе тока автомата, то увеличенное значение тока будет разрушающе действовать на сам провод.

В конструкции имеется тепловой расцепитель, который в конечном итоге все же сработает, но для этого нужно время, чтобы биметаллическая пластина разогрелась и разомкнула контакты.

И этот период может быть достаточно длительным, при этом увеличенное значение тока все это время будет негативно воздействовать на проводку.

Поэтому при выборе автомата следует подбирать его с номинальным значением ниже, чем пропускная способность провода.

Так, для провода 1,5 мм. кв., способного пропускать через себя ток силой 18А лучшим будет автоматический выключатель с номинальным значением 10 А.

В таком случае даже при увеличении силы тока выше номинального, провод будет пропускать его без возможного повреждения.

А для провода сечением 2,5 мм. кв. и пропускной силой тока 25А подойдет автоматический выключатель с номинальной силой тока в 16 А.

Перейдем ко второй маркировке – отключающей способности автомата. На корпусе она нанесена в виде цифрового обозначения – 4500, 6000, 10000 и т.д.

Как уже сказано, это максимальная сила тока, при которой автомат сработает без своего повреждения.

Разберем на примере, в сети произошло КЗ, в результате которого сила тока увеличилась до 5000А.

Электромагнитный расцепитель сработал, однако при этом возникла электрическая дуга.

Если автомат имеет отключающую способность на уровне 4500А, его дугогасительная камера не сможет полностью погасить дугу такой мощности, произойдет повреждение самого автомата.

Но если установлен автомат, у которого показатель отключающей способности составляет 6000А, то его камера дугу погасит, при этом без своего повреждения.

По сути, данный показатель – это характеристика защищенности самого автомата.

И третья маркировка, наносимая на корпус, и которая является тоже важной – класс токоограничения.

Эта маркировка цифровая, располагается рядом с маркировкой отключающей способности, состоит она из цифры 2 или 3.

Данная маркировка указывает на быстродействие автомата при КЗ. При возникновении замыкания, сила тока увеличивается не мгновенно, а нарастает.

И чем раньше произойдет срабатывание автомата, тем меньше вреда нанесет ток КЗ.

Сейчас практически не встречаются автоматы с классом «2», поскольку они несколько медленнее, чем выключатели класса «3».

Ошибки при выборе, которые нужно учитывать

Напоследок рассмотрим самые распространенные ошибки, которые допускаются при выборе автоматического выключателя.

Ошибка 1.

Выбирая автомат, руководствуются суммарной мощностью потребителей, что является одной из самых грубых ошибок.

Автомат только защищает проводку от перегрузок, изменить ее характеристики он неспособен.

Если поставить мощный автомат на слабую проводку и подключить к ней сильный потребитель энергии, это неизбежно приведет к повреждению проводки, при этом автомат не сможет выполнить свою работу.

Поэтому всегда нужно ориентироваться по сечению провода и его пропускной способности, а не по мощности потребителей.

Ошибка 2.

Зачастую все ветки сети оснащаются одинаковыми автоматами, а затем пытаются использовать одну из ветвей в качестве сильнонагруженной.

Еще на стадии монтажа электрической сети желательно позаботиться о том, чтобы хоть одна из веток имела повышенные параметры и была оснащена автоматом, рассчитанным на значительные нагрузки.

К примеру, в гараже частного дома возможно использование приборов, создающих значительную нагрузку.

Эту ветвь лучше заранее усилить, чем потом переделывать или надеяться, что автомат или проводка «выдержат».

Ошибка 3.

При приобретении автоматических выключателей покупатели стараются минимизировать затраты. На безопасности лучше не экономить.

Покупать такие устройства следует только у хорошо зарекомендованных фирм в специализированных магазинах, а еще лучше у официального дистрибьютора.

Надеемся, что данные выше советы помогут вам правильно подобрать автоматический выключатель для своего дома.

Выбор автоматического выключателя

Автоматический выключатель должен соответствовать требованиям, предъявляемым к нему в каждом конкретном случае, поэтому для успешного выбора модели нужно знать параметры защищаемой электропроводки, подключаемых к ней нагрузок и главные характеристики электропитания.

Основываясь на этих данных и необходимых параметрах защиты, можно выбрать нужные автоматы для реализации схемы электрощита и системы токовой защиты в целом. Так как схема может быть достаточно сложной и не только состоять из нескольких ступеней защиты, но и иметь несколько вводных и отходящих линий, то для выбора выключателей в то или иное место нужно также учитывать указанные выше параметры смежных автоматов и других аппаратов защиты установленных до и после выбираемого автомата.

Чтобы выбрать подходящий автоматический выключатель, нужно обратить внимание на следующие характеристики:

Номинальное напряжение Ue (B)

Это максимальное допустимое значение напряжения в условиях нормальной работы. При меньших величинах напряжения отдельные характеристики могут изменяться или, в некоторых случаях, улучшаться (например отключающая способность).

Номинальное напряжение изоляции Ui (кB)

Установленное изготовителем значение напряжения, характеризующее максимальное номинальное напряжение выключателя. Максимальное номинальное напряжение ни в коем случае не должно превышать номинальное напряжение изоляции.

Номинальное импульсное напряжение Uimp (кВ)

Номинальное импульсное напряжение – пиковое значение импульсного напряжения заданной формы и полярности, которое автомат способен выдержать без ущерба.

Номинальный ток In (А)

Это наибольший ток, который автомат может проводить неограниченное долгое время при температуре окружающего воздуха 40°С по ГОСТ Р 50030.2-99 и 30°С по ГОСТ Р 50345-99. При более высоких температурах значение номинального тока уменьшается.

Предельный ток короткого замыкания

Эта характеристика определяет максимальный ток, при протекании которого автоматический выключатель способен разомкнуть цепь хотя бы один раз. Так же её называют предельная коммутационная способность (ПКС). Иначе говоря, ПКС показывает максимальный ток при котором подвижный контакт автомата не приварится (не пригорит) к неподвижному контакту при возникновении и гашении дуги при размыкании контактов. Токи короткого замыкания могут достигать нескольких тысяч ампер и указываются на маркировке модели.

Класс токоограничения

Параметр, напрямую влияющий на безопасность, надежность и долговечность электропроводки. Он заключается в отключении питания защищаемой цепи раньше, чем ток короткого замыкания достигнет своего максимума. Благодаря этому изоляция не подвергается повышенному нагреву при коротких замыканиях, тем самым снижая риск возникновения возгорания. Класс токоограничения - это время от момента начала размыкания силовых контактов автоматического выключателя до момента полного гашения электрической дуги в дугогасительной камере. Существует три класса токоограничения: 1, 2, 3. Самый высокий класс - 3. Время гашения дуги автомата этого класса происходит за 2,5…6 мс , 2-го класса — 6…10 мс, 1 класса — за время более 10 мс. Данная характеристика указывается под значением предельной коммутационной способности в черном квадрате. Автоматы с токоограничением 1-го класса не маркируются.

Количество полюсов

Данная характеристика определяет максимально возможное количество подключаемых к автомату защиты питающих и защищаемых проводов/проводников, одновременное отключение которых происходит при аварийной ситуации (превышение значения номинального тока и кривой отключения свыше определенного времени) в любой из подключенных цепей.

Номинальная отключающая способность Icu (кА)

Это способность автомата отключить защищаемый участок при возникновения в нем тока короткого замыкания, не превышающем величины предельной коммутационной способности. Если ток будет превышать её, то защита линии и способность автомата отключиться не гарантируется. Если автомат выбран по номинальной отключающей способности, то он может обеспечить защиту от тока короткого замыкания несколько раз.

Кривая отключения

Это характеристика зависимости времени отключения от протекаемого тока. Иначе её еще называют токо-временная характеристика. Выбор должен осуществляться в соответствии с типом Вашей системы, так как требования по защите всегда различны. Существует несколько типов кривых, самые популярные из них это типы B, C, и D: 1. Кривая B предназначена в основном для защиты генераторов, пиковых бросков тока нет. Расцепление от 3 до 5 номинальных токов. 2. Кривая C необходима для защиты цепей в случаях общего применения. Расцепление от 5 до 10 номинальных токов. 3. Кривая D требуется для защиты цепей с высоким пусковым током (трансформаторов и двигателей). Расцепление от 10 до 20 номинальных токов.

Степень защиты — IP

Степень защиты автоматического выключателя от неблагоприятных воздействий окружающей среды характеризуется международным стандартом IP и обозначается двумя цифрами, например IP20. Более подробно об этой важной характеристике Вы можете узнать в статье ##ARTICLE 35 Что такое класс защиты IP##

Что обозначает маркировка выключателя?

На фото изображена маркировка однополюсного автоматическиго выключателя фирмы Siemens. На его примере рассмотрим типичные обозначения данного ряда устройств: 5SY61 MCB - полное название модели, С 10 - кривая отключения типа С и номинальный ток 10 А, 230-400V - номинальное напряжение. Схемы показывают 2 рабочих положения автомата: I — цепь замкнута ( положение 1), O — цепь разомкнута (положение 2). Ниже слева от индикатора включения представлена предельная коммутационная способность (ток короткого замыкания) - 6000 А, под ней расположен класс токоограничения - 3. Подробное описание всех этих параметров приведено выше.

Зная эти характеристики можно без труда подобрать нужную модель. На нашем сайте представлен широкий ассортимент автоматических выключателей и вся необходимая информация о них. Задавайте все интересующие Вас вопросы через форму «Помощь онлайн», и Вам обязательно помогут с выбором. Удачных приобретений!

6 критериев выбора автоматических выключателей

Автоматический выключатель предназначен для защиты электропроводки от короткого замыкания и перегрузок электросети. Если аварийная ситуация произойдет, то изоляция кабеля мгновенно расплавится, а сама проводка вспыхнет. Чтобы такого не произошло, в квартирном щитке нужно обязательно установить автомат с подходящими характеристиками. О том, как выбрать автоматический выключатель по току, сечению кабеля и остальным характеристикам, компания TESLI расскажет в этой статье.

Итак, основные характеристики выбора автоматического выключателя:

1. Ток короткого замыкания. Правилами ПУЭ установлено, что автоматы с наибольшей отключающей способностью мене 6 кА запрещаются. Если дом расположен рядом с трансформаторной подстанцией, нужно выбрать автоматический выключатель, срабатывающий при предельном коротком замыкании в 10 кА. В остальных случаях вполне подойдет аппарат 6000 Ампер.

2. Номинальный ток. Данная характеристика отображает значение тока, свыше которого произойдет разъединение цепи и защиту электропроводки от перегрузок. Чтобы выбрать подходящее значение, нужно отталкиваться от сечения кабеля домашней проводки и мощности потребителей электроэнергии.

3. Ток срабатывания. Одновременно с рабочим током нужно подобрать его номинал по току срабатывания. Чтобы автоматический выключатель не сработал, восприняв включение двигателя, как короткое замыкание, нужно правильно выбрать класс коммутационного аппарата.

4. Селективность, то есть отключение в аварийной ситуации только определенного, проблемного участка, а не всей электроэнергии в доме. Здесь необходимо выбирать номиналы в соответствии с обслуживающей линией. Номинальный ток вводного коммутационного аппарата должен превышать значение рабочего тока всех стоящих автоматических выключателей в щитке.

5. Количество полюсов — еще один важный критерий выбора. Для однофазной сети 220 Вольт на ввод рекомендуется выбирать двухполюсный однофазный автомат. На освещение и отдельно подключаемую технику нужно подобрать подходящий однополюсный автоматический выключатель. Если в доме трехфазная электросеть, на ввод купите четырехполюсный коммутационный аппарат.


6. Завод изготовитель. При выборе автоматического выключателя важно обращать внимание на фирму автомата. Иначе при покупке подделки указанные выше параметры будут не соответствовать реальности. В результате, при токе короткого замыкания электромагнитный расцепитель может не сработать и как последствие — пожар. Поэтому мы рекомендуем подбирать автоматику от качественных производителей.



Поделиться записью

Значения короткого замыкания ⚡ для автоматов |【Эко-систем】

В любом современном обществе постоянная доступность электроэнергии жизненно важна для повседневности каждого. Без электричества большинство домов, коммерческих организаций и промышленных предприятий были бы парализованы и ограничены в элементарной жизнедеятельности. Электрическая энергия должна доставляться конечному пользователю безопасно и надежно, и именно в этом моменте распределительное устройство играет весьма важную роль. Из-за очевидных связанных с этим опасностей, такое распределительное устройство или размещенный распределительный щит, должны быть спроектированы таким образом, чтобы защищать установку, оборудование от неисправностей путем отключения нарушенной цепи и, одновременно, обеспечивать непрерывную работу не изолированных цепей.

Типы выключателей

Короткое замыкание подвергает оборудование большой нагрузке. Поэтому, при проектировании узла распределительного устройства или распределительного щита, обязательно необходимо учитывать тепловые и динамические напряжения, вызванные максимальным током короткого замыкания в точке подключения на месте. Для предотвращения повреждения установки, оборудования, техники (или, наиболее важное, персонала) устройства защиты от короткого замыкания используются для отключения тока короткого замыкания в точке подключения.


Рис. 1: Различные автоматические выключатели используются для защиты электрооборудования в случае возникновения тока короткого замыкания. Широкий ассортимент выключателей АББ охватывает практически все значения напряжения и тока. Отличное решение для данных задач — главный выключатель ABB S753DR-E63.


Рис. 2: Автоматический выключатель 3-полюсный, 6А Schneider Electric ВА63 Домовой, 11221

Так же, не менее часто для этой задачи переключения используются автоматические выключатели в литом корпусе — (MCCB), миниатюрные автоматические выключатели (MCB), автоматические выключатели с защитой от утечки тока (RCCB), и автоматические выключатели с защитой от перегрузки по току (RCBO). Эти устройства имеют максимальную емкость для короткого замыкания, что позволяет сборщику панелей выбрать правильный продукт для применения. Такие выключатели подходят для изоляции, но выключатели-разъединители обычно также устанавливаются так, что оборудование может быть полностью обесточено для инжиниринга или технического обслуживания.


Рис. 3: Автоматический выключатель с термомагнитным расцепителем Schneider Electric EasyPact EZC400N 3 полюса, 400А, 36 кА EZC400N3400N


Рис. 4: Низковольтный автоматический выключатель в литом корпусе ABB A1 (соответствует IEC / EN 60947-2).

Непрерывный ток короткого замыкания

Низковольтные установки обычно запитываются от трансформаторов. В такой низковольтной сети непрерывный ток короткого замыкания (Ik) рассчитывается на основе номинального напряжения и сопротивления переменного тока (импеданса) короткого замыкания. Наложенная составляющая постоянного тока, которая медленно затухает до нуля, также существует (рис. 5). Пиковое значение Ik является важным значением для определений короткого замыкания в стандартах.


Рис. 5: Характеристики тока короткого замыкания.

Стандарты, касающиеся выключателей

В зависимости от конкретного применения могут использоваться разные стандарты, когда разработчик определяет автоматические выключатели или соответствующее оборудование для защиты электросети:
⚡ Стандарт IEC / EN 60898-1 применяется к автоматическим выключателям для защиты от сверхтока в домашних хозяйствах и аналогичных установках - например, в магазинах, офисах, школах и небольших коммерческих зданиях. Эти выключатели предназначены для работы без посторонних людей и без необходимости технического обслуживания.
⚡ Стандарт IEC / EN 60947-2 применяется к автоматическим выключателям, используемым в основном в промышленных приложениях, где доступ имеют только обученные люди.
⚡ Выключатели-разъединители проверены на соответствие стандарту IEC / EN 60947-3.
⚡ Распределительные щиты в сборе или распределительные щиты, проверенные на соответствие стандарту IEC / EN 61439.

Из-за различий в стандартах, в некоторых случаях, для одного и того же электрического процесса используются разные определения. Поэтому, инженер должен убедиться, что он полностью понимает, какое конкретное определение, скажем, для мощности короткого замыкания, применимо к конструкции, над которой он работает.

Автоматические выключатели и IEC / EN 60898-1

IEC / EN 60898-1 определяет номинальную мощность короткого замыкания (Icn) как отключающую способность в соответствии с заданной последовательностью испытаний. Эта последовательность испытаний не включает в себя способность автоматического выключателя переносить 85 процентов своего тока отключения в течение определенного обычного времени. Отключающая способность при коротком замыкании (Ics) — это отключающая способность в соответствии с заданной последовательностью испытаний, которая включает способность автоматического выключателя нести 85 процентов своего тока отключения в течение определенного времени. МЭК/EN 60898-1 определяет фиксированные значения отношения Ics к Icn. Значения Ics и Icn выражаются как среднеквадратичные значения предполагаемых токов короткого замыкания. Чтобы соответствовать требованиям стандарта для обеих этих мощностей короткого замыкания, операции размыкания / замыкания каждого из трех автоматических выключателей должны быть проверены. Для операции размыкания ток короткого замыкания инициируется под заданным фазовым углом по отношению к форме волны напряжения. Три автоматических выключателя проверены под разными углами. Последовательность тестирования для Icn: «O - t - CO», где «O» — это размыкание, а «CO» - замыкание и размыкание, что означает, что тестируемый выключатель включен и испытывает ток короткого замыкания. на определенный срок. Время «t» между операциями составляет 3 минуты. Для Ics последовательность испытаний составляет «O - t - O - t - CO» для однополюсных и двухполюсных автоматических выключателей и «O - t - CO - t - CO» для трехполюсных и четырехполюсных автоматических выключателей. То, как инициирование тока короткого замыкания указано в стандарте, означает, что по меньшей мере один тестируемый автоматический выключатель должен отключаться при наиболее сильном фазовом угле напряжения.

Автоматические выключатели и IEC / EN 60947-2

IEC / EN 60947-2 определяет предельную отключающую способность при коротком замыкании (Icu), также известную как отключающую способность, в соответствии с определенной последовательностью испытаний. Эта последовательность испытаний включает проверку расцепителя перегрузки автоматического выключателя. В IEC / EN 60947-2, Ics — это отключающая способность в соответствии с определенной последовательностью испытаний, которая включает проверку работоспособности выключателя при номинальном токе, испытание на повышение температуры и проверку расцепления перегрузки. IEC / EN 60947-2 определяет значения от 25 до 100 процентов для отношения Ics к Icn. Опять же, значения Ics и Icn выражаются как среднеквадратичные значения предполагаемых токов короткого замыкания. Чтобы соответствовать требованиям стандарта, для обеих мощностей короткого замыкания должен быть проверен каждый из двух автоматических выключателей. Аналогично IEC / EN 60898-1, ток короткого замыкания инициируется под заданным фазовым углом относительно формы волны напряжения для размыкания, но здесь два автоматических выключателя проверяются под одним и тем же углом. Последовательность испытаний для Icu - «O-t-CO» и «O-t-CO-t-CO» для Ics. Время «t» между операциями снова составляет 3 минуты, и для размыкания ток короткого замыкания инициируется при определенном фазовом угле напряжения, определяемом как угол, при котором достигается пиковый ток. Этот пиковый ток является одновременно номинальной способностью создавать короткое замыкание (Icm) и выражается как номинальная предельная отключающая способность при коротком замыкании, умноженная на коэффициент, определенный в IEC 60947-2.

Приведенные выше примеры показывают, что правильная конфигурация защитных устройств может позволить распределительному устройству работать безопасно и надежно в условиях короткого замыкания. Упомянутые различные стандарты IEC/EN помогают проектировщикам выбирать правильные номиналы для продуктов, которые они используют и, таким образом, гарантируют, что электроэнергия продолжает поступать в оборудование, независимо от того, какие условия электрических неисправностей возникают.

Определение номинального тока короткого замыкания автоматических выключателей

Определение номинального тока короткого замыкания автоматического выключателя требует знания предполагаемого тока короткого замыкания на щитке. В следующем разделе представлен простой способ получить эту величину тока.

Трехфазные выключатели

Начнем с расчета предполагаемого тока от ближайшего трансформатора.

Ток повреждения на вторичной стороне 3-фазного трансформатора:

I = \ frac {FLA * 100} {\% Z} Амперы

где,

FLA = Амперы полной нагрузки трансформатора = \ frac { Аппаратная мощность (S_3 \ phi)} {\ sqrt3 * Line Voltage}

% Z = на единицу импеданса трансформатора

Усилители короткого замыкания, полученные этим методом, игнорируют импеданс источника.Если у вас есть этот импеданс, используйте следующее уравнение.

I = \ frac {FLA * 100} {\% Z + \% Zsource} Amps

Конечно, теперь вы будете более точны с результатом. Однако получить полное сопротивление источника нелегко. Эта информация обычно получается от обслуживающей вас утилиты. % Zsource включает полное сопротивление всей энергосистемы, рассчитанное до первичной обмотки указанного трансформатора.

1-фазный автоматический выключатель

Процедура определения номинальной мощности короткого замыкания однофазного автоматического выключателя в однофазной системе такая же, как и выше, за исключением изменения уравнения тока полной нагрузки ( 1-фазный трансформатор.)

FLA = \ frac {S_1 \ phi} {V_ {line}}

Рисунок 1: Расчет номинала короткого замыкания однофазного выключателя

Коэффициент X / R

При выборе автоматического выключателя будьте осторожны выбор автоматических выключателей, номинальные значения которых будут минимальными, т. е. токи короткого замыкания составляют 80 - 100% от номинального значения выключателя. В цепях с отношением X / R более 15 (т. Е. В высокоиндуктивных цепях) величина предполагаемого тока короткого замыкания может быть больше расчетного тока.

Почему? Что ж, в системах переменного тока токи короткого замыкания имеют асимметричную форму волны.Асимметрия (из-за смещения постоянного тока) постепенно уменьшается, становясь симметричной. См. Рисунок ниже. Скорость затухания асимметрии зависит от отношения X / R в цепи. Чем выше отношение X / R в цепи, тем выше величина тока короткого замыкания, которую должен выдержать автоматический выключатель.

Рисунок 2: Величина тока короткого замыкания после сбоя

Итак, предполагая, что вы не обращаете внимания на X / R системы в точке, где вы устанавливаете автоматический выключатель, и что высокая величина тока будет сохраняться в течение некоторого времени, разумно выбирайте автоматические выключатели таким образом, чтобы расчетные токи короткого замыкания были только на 80% (или меньше), чем их номинальный ток короткого замыкания.

Размер выключателя см. В Национальных правилах по эксплуатации электрооборудования.

Поддержите этот блог, поделившись статьей

Выбор автоматического выключателя - Руководство по электрическому монтажу

Выбор ряда автоматических выключателей определяется: электрическими характеристиками установки, окружающей средой, нагрузками и потребностью в дистанционном управлении, а также типом предполагаемой системы связи.

Выбор автоматического выключателя

Выбор выключателя производится по:

  • Электрические характеристики (переменный или постоянный ток, напряжение...) установки, для которой предназначен выключатель
  • Окружающая среда: температура окружающей среды, в шкафу киоска или распределительного щита, климатические условия и т. Д.
  • Предполагаемый ток короткого замыкания в точке установки
  • Характеристики защищаемых кабелей, шин, шинопроводов и область применения (распределение, двигатель ...)
  • Координация с вышестоящим и / или нижним устройством: селективность, каскадирование, координация с выключателем нагрузки, контактором...
  • Эксплуатационные характеристики: требования (или нет) к дистанционному управлению и индикации и связанным вспомогательным контактам, вспомогательным катушкам отключения, соединению
  • Правила монтажа; в частности: защита от поражения электрическим током и теплового воздействия (см. Защита от поражения электрическим током и электрического пожара)
  • Нагрузочные характеристики, такие как двигатели, люминесцентное освещение, светодиодное освещение, трансформаторы низкого / низкого напряжения.

Следующие примечания относятся к выбору автоматического выключателя низкого напряжения для использования в распределительных сетях.

Выбор номинального тока в зависимости от температуры окружающей среды

Номинальный ток автоматического выключателя определяется для работы при заданной температуре окружающей среды, как правило:

  • 30 ° C для выключателей бытового типа в соответствии с IEC 60898 серия
  • 40 ° C по умолчанию для автоматических выключателей промышленного типа в соответствии с серией IEC 60947. Однако может быть предложено другое значение.

Характеристики этих выключателей при различной температуре окружающей среды в основном зависят от технологии их расцепителей (см. Рис. х47).

Рис. H47 - Температура окружающей среды

Некомпенсированные термомагнитные расцепители

Автоматические выключатели с некомпенсированными тепловыми расцепителями имеют уровень тока отключения, который зависит от температуры окружающей среды.

Автоматические выключатели с некомпенсированными тепловыми отключающими элементами имеют уровень тока отключения, который зависит от окружающей температуры. Если выключатель установлен в кожухе или в горячем месте (котельная и т. Д.), Ток, необходимый для отключения выключателя при перегрузке, будет значительно снижен.Когда температура, при которой находится выключатель, превышает его эталонную температуру, его номинальные параметры будут «снижены». По этой причине производители выключателя предоставляют таблицы, в которых указаны факторы, которые следует применять при температурах, отличных от эталонной температуры выключателя. Из типичных примеров таких таблиц (см. Рис. h49) можно отметить, что более низкая температура, чем эталонное значение, приводит к повышению номинальной мощности автоматического выключателя. Кроме того, небольшие выключатели модульного типа, устанавливаемые рядом, как обычно показано на рис. , рис. h34, обычно устанавливаются в небольшой закрытый металлический корпус.В этой ситуации взаимный нагрев при прохождении нормальных токов нагрузки обычно требует их уменьшения в 0,8 раза.

Пример

Какой рейтинг (In) следует выбрать для iC60 N?

  • Защита цепи, максимальный ток нагрузки которой оценивается в 34 А
  • Устанавливается рядом с другими выключателями в закрытой распределительной коробке
  • При температуре окружающей среды 60 ° C

Автоматический выключатель iC60N номиналом 40 А будет снижен до 38.2 А в окружающем воздухе при 60 ° C (см. Рисунок h49). Однако, чтобы обеспечить взаимный нагрев в замкнутом пространстве, необходимо использовать указанный выше коэффициент 0,8, так что 38,2 x 0,8 = 30,5 A, что не подходит для нагрузки 34 A.

A 50 A автоматический выключатель, следовательно, будет выбран, что дает (пониженный) номинальный ток 47,6 x 0,8 = 38 A.

Компенсированные термомагнитные расцепители

Эти расцепители включают биметаллическую компенсирующую полосу, которая позволяет регулировать уставку тока срабатывания при перегрузке (Ir или Irth) в пределах указанного диапазона, независимо от температуры окружающей среды.

Например:

  • В некоторых странах система TT является стандартной для низковольтных распределительных систем, а бытовые (и подобные) установки защищены на рабочем месте автоматическим выключателем, предоставленным энергоснабжающим органом. Этот выключатель, помимо защиты от опасности косвенного прикосновения, срабатывает при перегрузке; в этом случае, если потребитель превышает текущий уровень, указанный в его договоре поставки с энергетическим органом. Автоматический выключатель (≤ 60 A) рассчитан на диапазон температур от - 5 ° C до + 40 ° C.
  • Автоматические выключатели
  • LV на номинальные токи ≤ 630 A обычно оснащаются компенсированными расцепителями для этого диапазона (от -5 ° C до + 40 ° C)

Примеры таблиц, в которых приведены значения пониженного / повышенного тока в зависимости от температуры для цепи -выключатели с некомпенсированными тепловыми расцепителями

Тепловые характеристики выключателя

приведены с учетом сечения и типа проводника (Cu или Al) в соответствии с IEC60947-1, таблицы 9 и 10 и IEC60898-1 и 2, таблица 10.

iC60 (МЭК 60947-2)

Рис.h48 - iC60 (IEC 60947-2) - значения пониженного / повышенного тока в зависимости от температуры окружающей среды

Рейтинг Температура окружающей среды (° C)
(А) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
0,5 0,58 0,57 0.56 0,55 0,54 0,53 0,52 0,51 0,5 0,49 0,48 0,47 0,45
1 1,16 1,14 1,12 1,1 1,08 1,06 1,04 1,02 1 0,98 0,96 0,93 0,91
2 2.4 2,36 2,31 2,26 2,21 2,16 2,11 2,05 2 1,94 1,89 1,83 1,76
3 3,62 3,55 3,48 3,4 3,32 3,25 3,17 3,08 3 2,91 2,82 2,73 2,64
4 4.83 4,74 4,64 4,54 4,44 4,33 4,22 4,11 4 3,88 3,76 3,64 3,51
6 7,31 7,16 7,01 6,85 6,69 6,52 6,35 6,18 6 5,81 5,62 5,43 5,22
10 11.7 11,5 11,3 11,1 10,9 10,7 10,5 10,2 10 9,8 9,5 9,3 9
13 15,1 14,8 14,6 14,3 14,1 13,8 13,6 13,3 13 12,7 12,4 12,1 11,8
16 18.6 18,3 18 17,7 17,3 17 16,7 16,3 16 15,7 15,3 14,9 14,5
20 23 22,7 22,3 21,9 21,6 21,2 20,8 20,4 20 19,6 19,2 18,7 18,3
25 28.5 28,1 27,6 27,2 26,8 26,4 25,9 25,5 25 24,5 24,1 23,6 23,1
32 37,1 36,5 35,9 35,3 34,6 34 33,3 32,7 32 31,3 30,6 29,9 29,1
40 46.4 45,6 44,9 44,1 43,3 42,5 41,7 40,9 40 39,1 38,2 37,3 36,4
50 58,7 57,7 56,7 55,6 54,5 53,4 52,3 51,2 50 48,8 47,6 46,3 45
63 74.9 73,5 72,1 70,7 69,2 67,7 66,2 64,6 63 61,4 59,7 57,9 56,1

Compact NSX100-250 с расцепителями TM-D или TM-G

Рис. H49 - Compact NSX100-250, оборудованный расцепителями TM-D или TM-G - номинальные / пониженные значения тока в зависимости от температуры окружающей среды

Рейтинг Температура окружающей среды (° C)
(А) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
16 18.4 18,7 18 18 17 16,6 16 15,6 15,2 14,8 14,5 14 13,8
25 28,8 28 27,5 25 26,3 25,6 25 24,5 24 23,5 23 22 21
32 36.8 36 35,2 34,4 33,6 32,8 32 31,3 30,5 30 29,5 29 28,5
40 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34
50 57.5 56 55 54 52,5 51 50 49 48 47 46 45 44
63 72 71 69 68 66 65 63 61,5 60 58 57 55 54
80 92 90 88 86 84 82 80 78 76 74 72 70 68
100 115 113 110 108 105 103 100 97.5 95 92,5 90 87,5 85
125 144 141 138 134 131 128 125 122 119 116 113 109 106
160 184 180 176 172 168 164 160 156 152 148 144 140 136
200 230 225 220 215 210 205 200 195 190 185 180 175 170
250 288 281 277 269 263 256 250 244 238 231 225 219 213

Электронные расцепители

Электронные расцепители очень стабильны при изменении температурных уровней.

Важным преимуществом электронных расцепителей является их стабильная работа в меняющихся температурных условиях.Однако само распределительное устройство часто налагает эксплуатационные ограничения при повышенных температурах, поэтому производители обычно предоставляют рабочую диаграмму, связывающую максимальные значения допустимых уровней тока отключения с температурой окружающей среды (см. Рис. h50).

Кроме того, электронные расцепители могут предоставлять информацию, которая может использоваться для лучшего управления распределением электроэнергии, включая энергоэффективность и качество электроэнергии.

Рис. H50 - Снижение номинальных характеристик автоматического выключателя Masterpact MTZ2 в зависимости от температуры

Тип выдвижной коробки Masterpact МТЗ2 Н1 - х2 - х3 - х4 -L1 -х20
08 10 12 16 20 [а] 20 [b]
Температура окружающей среды (° C)
спереди или сзади горизонтально 40 800 1000 1250 1600 2000 2000
45
50
55
60 1900
65 1830 1950
70 1520 1750 1900
Задняя вертикальная 40 800 1000 1250 1600 2000 2000
45
50
55
60
65
70
  1. ^ Тип: h2 / h3 / h4
  2. ^ Тип: L1

Выбор порога срабатывания мгновенного или кратковременного срабатывания

На рисунке h51 ниже приведены основные характеристики расцепителей мгновенного действия или с кратковременной задержкой.

Рис. H51 - Различные устройства отключения, мгновенные или с кратковременной задержкой

Тип Расцепитель Приложения
Низкое значение

тип B

  • Источники, генерирующие низкие уровни тока короткого замыкания (резервные генераторы)
  • Длинные отрезки линии или кабеля
Стандартная настройка

тип C

  • Защита цепей: общий
Высокая установка

типа D или K

  • Защита цепей с высокими начальными уровнями переходного тока (например,г. двигатели, трансформаторы, резистивные нагрузки)
12 дюймов

типа МА

  • Защита двигателей вместе с контакторами и защита от перегрузки

Выбор автоматического выключателя в соответствии с предполагаемым током короткого замыкания

Установка низковольтного выключателя требует, чтобы его отключающая способность при коротком замыкании (или отключающая способность автоматического выключателя вместе с соответствующим устройством) была равна или превышала расчетный ожидаемый ток короткого замыкания в точке его установки.

Установка автоматического выключателя в установке низкого напряжения должна соответствовать одному из двух следующих условий:

  • Либо иметь номинальную отключающую способность при коротком замыкании Icu (или Icn), которая равна или превышает ожидаемый ток короткого замыкания, рассчитанный для точки установки, либо
  • Если это не так, быть связанным с другим устройством, расположенным выше по потоку и имеющим требуемую отключающую способность при коротком замыкании

Во втором случае характеристики двух устройств должны быть согласованы таким образом, чтобы энергия, разрешенная для прохождения через вышестоящее устройство, не должна превышать той, которую может выдержать последующее устройство и все связанные с ним кабели, провода и другие компоненты без каких-либо повреждений.Этот метод с успехом применяется в:

  • Объединения предохранителей и автоматических выключателей
  • Объединения токоограничивающих автоматических выключателей и стандартных автоматических выключателей.

Метод известен как «каскадирование» (см. «Согласование между автоматическими выключателями»).

Автоматические выключатели для IT-систем

В системе IT автоматические выключатели могут столкнуться с необычной ситуацией, называемой двойным замыканием на землю, когда второе замыкание на землю происходит при наличии первого замыкания на противоположной стороне автоматического выключателя (см. Рисунок h52).

В этом случае автоматический выключатель должен устранить замыкание с помощью межфазного напряжения на одном полюсе вместо напряжения между фазой и нейтралью. В такой ситуации отключающая способность выключателя может быть изменена.

Приложение H стандарта IEC60947-2 рассматривает эту ситуацию, и автоматический выключатель, используемый в системе IT, должен быть испытан в соответствии с этим приложением.

Если автоматический выключатель не был испытан в соответствии с настоящим приложением, на паспортной табличке должна использоваться маркировка символом.

Регламент некоторых стран может добавлять дополнительные требования.

Рис. H52 - Ситуация двойного замыкания на землю

Выбор автоматических выключателей в качестве главных вводов и фидеров

Установка с питанием от одного трансформатора

Если трансформатор расположен на подстанции потребителя, согласно некоторым национальным стандартам требуется автоматический выключатель низкого напряжения, в котором разомкнутые контакты хорошо видны, например: выкатной автоматический выключатель.

Пример

(см. рис. х53)

Какой тип автоматического выключателя подходит для главного автоматического выключателя установки, питаемой от трехфазного трансформатора среднего / низкого напряжения (400 В) 250 кВА на подстанции потребителя?

В трансформаторе = 360 А

Isc (3 фазы) = 9 кА

Compact NSX400N с регулируемым диапазоном отключающего устройства от 160 до 400 А и отключающей способностью при коротком замыкании (Icu) 50 кА будет подходящим выбором для этой работы.

Рис. H53 - Пример трансформатора на подстанции потребителя

Установка с питанием от нескольких трансформаторов параллельно

(см. рис. х54)

  • Каждый выключатель фидера CBP должен быть способен отключать полный ток повреждения от всех трансформаторов, подключенных к шинам: Isc1 + Isc2 + Isc3
  • Главные автоматические выключатели CBM должны быть способны выдерживать максимальный ток короткого замыкания (например) Isc2 + Isc3 только для короткого замыкания, расположенного на стороне входа CBM1.

Из этих соображений будет видно, что автоматический выключатель самого маленького трансформатора будет подвергаться наибольшему уровню тока короткого замыкания в этих обстоятельствах, в то время как автоматический выключатель самого большого трансформатора пройдет наименьший уровень короткого замыкания. - ток цепи

  • Номинальные параметры CBM должны выбираться в соответствии с номинальными значениями кВА соответствующих трансформаторов.

Рис.h54 - Трансформаторы параллельно

Примечание: Существенные условия для успешной работы трехфазных трансформаторов, включенных параллельно, можно резюмировать следующим образом:

1. Фазовый сдвиг напряжений, первичный и вторичный, должен быть одинаковым во всех параллельных устройствах.

2. Соотношение напряжения холостого хода первичной и вторичной обмоток должно быть одинаковым во всех блоках.

3. Напряжение полного сопротивления короткого замыкания (Zsc%) должно быть одинаковым для всех блоков.

Например, трансформатор 750 кВА с Zsc = 6% будет правильно разделять нагрузку с трансформатором 1000 кВА с Zsc 6%, т.е.е. трансформаторы будут загружены автоматически пропорционально их номинальной мощности в кВА. Для трансформаторов, имеющих коэффициент мощности более 2, параллельная работа не рекомендуется.

Рисунок h56 указывает для наиболее обычного расположения (2 или 3 трансформатора с одинаковой мощностью кВА) максимальные токи короткого замыкания, которым подвергаются основные и главные выключатели (CBM и CBP соответственно, в Рисунок h55). В его основе лежат следующие гипотезы:

  • Мощность трехфазного короткого замыкания на стороне СН трансформатора составляет 500 МВА
  • Трансформаторы стандартные 20/0.Распределительные блоки 4 кВ, указанные в перечне
  • Кабели от каждого трансформатора до выключателя низкого напряжения состоят из 5 метров одножильных проводов
  • Между каждым CBM входящей цепи и каждым CBP исходящей цепи есть 1 метр сборной шины
  • Распределительное устройство устанавливается в закрытом распределительном щите, монтируемом на полу, при температуре окружающего воздуха 30 ° C.

Пример

(см. рисунок h55)

Выбор автоматического выключателя для режима CBM

Для трансформатора 800 кВА In ​​= 1155 А; Icu (минимум) = 38 кА (из Рисунок h56), CBM, указанный в таблице, представляет собой Compact NS1250N (Icu = 50 кА)

Выбор автоматического выключателя для режима CBP

С.c. Отключающая способность (Icu), необходимая для этих автоматических выключателей, указана на Рисунок h56 как 56 кА.

Рекомендуемым выбором для трех исходящих цепей 1, 2 и 3 были бы токоограничивающие автоматические выключатели типов NSX400 H, NSX250 H и NSX100 H. Номинал Icu в каждом случае = 70 кА.

Эти автоматические выключатели обладают следующими преимуществами:

  • Полная селективность с выключателями на входе (CBM)
  • Использование «каскадного» метода с связанной с ним экономией на всех последующих компонентах

Рис.h55 - Трансформаторы параллельно

Рис. H56 - Максимальные значения тока короткого замыкания, прерываемые автоматическими выключателями ввода и фидера (CBM и CBP соответственно) для нескольких трансформаторов, включенных параллельно

Количество и номинальные значения кВА трансформаторов 20 / 0,4 кВ Минимальная отключающая способность S.C главных выключателей (Icu) кА Общая селективность главных автоматических выключателей (CBM) с исходящими автоматическими выключателями (CBP) Минимальная отключающая способность основных выключателей (Icu) кА Номинальный ток In главного автоматического выключателя (CPB) 250 А
2 х 400 14 МТЗ1 08х2 / МТЗ2 08Н1 / НС800Н 28 NSX100-630F
3 х 400 28 МТЗ1 08х2 / МТЗ2 08Н1 / НС800Н 42 NSX100-630N
2 х 630 22 МТЗ1 10х2 / МТЗ2 10Н1 / НС1000Н 44 NSX100-630N
3 х 630 44 МТЗ1 10х3 / МТЗ2 10Н1 / НС1000Н 66 NSX100-630S
2 х 800 19 МТЗ1 12х2 / МТЗ2 12Н1 / НС1250Н 38 NSX100-630N
3 х 800 38 МТЗ1 12х2 / МТЗ2 12Н1 / НС1250Н 57 NSX100-630H
2 X 1000 23 МТЗ1 16х2 / МТЗ2 16Н1 / НС1600Н 46 NSX100-630N
3 X 1000 46 МТЗ1 16х3 / МТЗ2 16х2 / НС1600Н 69 NSX100-630H
2 х 1250 29 МТЗ2 20Н1 / НС2000Н 58 NSX100-630H
3 X 1250 58 МТЗ2 20х2 / НС2000Н 87 NSX100-630S
2 х 1600 36 МТЗ2 25Н1 / НС2500Н 72 NSX100-630S
3 х 1600 72 МТЗ2 25х3 / НС2500Н 108 NSX100-630L
2 X 2000 45 МТЗ2 32х2 / НС3200Н 90 NSX100-630S
3 X 2000 90 МТЗ2 32х3 135 NSX100-630L

Выбор выключателей фидера и выключателя конечного контура

Уровни тока короткого замыкания в любой точке установки можно узнать из таблиц.

Использование таблицы G42

Из этой таблицы можно быстро определить значение трехфазного тока короткого замыкания для любой точки установки, зная:

  • Значение тока короткого замыкания в точке перед током, предназначенным для соответствующего выключателя
  • Длина, гр.s.a., и состав проводников между двумя точками

Затем может быть выбран автоматический выключатель, рассчитанный на отключающую способность при коротком замыкании, превышающую указанное в таблице значение.

Детальный расчет уровня тока короткого замыкания

Для более точного расчета тока короткого замыкания, в частности, когда отключающая способность выключателя по току короткого замыкания немного меньше значения, указанного в таблице, необходимо использовать метод, указанный в разделе Ток короткого замыкания. .

Двухполюсные выключатели (для фазы и нейтрали) только с одним защищенным полюсом

Эти выключатели обычно снабжены устройством защиты от сверхтоков только на фазном полюсе и могут использоваться в схемах TT, TN-S и IT. Однако в ИТ-схеме должны соблюдаться следующие условия:

  • Условие (B) таблицы в Рисунок G68 для защиты нейтрального проводника от перегрузки по току в случае двойного замыкания
  • Номинальное значение отключения по току короткого замыкания: 2-полюсный выключатель фаза-нейтраль должен быть способен отключать на одном полюсе (при межфазном напряжении) ток двойного замыкания
  • Защита от непрямого прикосновения: эта защита обеспечивается в соответствии с правилами для схем IT

Определение значений короткого замыкания для автоматических выключателей

Автоматические выключатели защищают электрооборудование от повреждений, которые могут возникнуть в результате токов короткого замыкания.Однако «ток короткого замыкания» может варьироваться в зависимости от приложения. Как стандарты IEC и EN помогают проектировщикам правильно определять защиту от сверхтоков в электрическом оборудовании?

Иоахим Беккер ABB Stotz-Kontakt GmbH, Гейдельберг, Германия, [email protected]

В любом современном обществе постоянное наличие электроэнергии жизненно важно. Без электричества большинство жилых домов, коммерческих предприятий и промышленных предприятий будут парализованы.Эта электрическая энергия должна быть доставлена ​​конечному пользователю безопасно и надежно, и именно здесь распределительное устройство играет важную роль. Из-за очевидных опасностей такое распределительное устройство или местный распределительный щит должны быть спроектированы так, чтобы защищать установку от неисправностей путем отключения неисправной цепи и, одновременно, гарантировать непрерывную работу не затронутых цепей.

Типы выключателей
Короткое замыкание подвергает оборудование большой нагрузке.Следовательно, при проектировании распределительного устройства или распределительного щита необходимо учитывать тепловые и динамические нагрузки, вызванные максимальным током короткого замыкания в точке подключения на месте. Для предотвращения повреждения установки (или персонала) используются устройства защиты от короткого замыкания для отключения тока короткого замыкания в точке подключения → 1.

01 Различные автоматические выключатели используются для защиты электрооборудования при возникновении токов короткого замыкания. Широкий ассортимент автоматических выключателей АББ охватывает практически все значения напряжения и тока.Показан главный автоматический выключатель ABB S753DR-E63.

Чаще всего для этой задачи переключения используются автоматические выключатели в литом корпусе (MCCB) → 2, миниатюрные автоматические выключатели (MCB), автоматические выключатели, работающие от остаточного тока (RCCB), и автоматические выключатели с защитой от перегрузки по току (RCBO). Эти устройства имеют маркировку с указанием максимальной способности к короткому замыканию, что позволяет изготовителю панели выбрать правильный продукт для применения. Такие выключатели подходят для разъединения, но обычно также устанавливаются выключатели-разъединители, чтобы оборудование могло быть полностью обесточено для обслуживания или ремонта.

02 Автоматический выключатель в литом корпусе низковольтного типа ABB A1 (соответствует IEC / EN 60947-2).

Непрерывный ток короткого замыкания
Низковольтные установки обычно питаются от трансформаторов. В такой низковольтной сети непрерывный ток короткого замыкания (I k ) рассчитывается на основе номинального напряжения и сопротивления переменного тока (импеданса) короткого замыкания. Наложенная составляющая постоянного тока, которая медленно спадает до нуля, также существует → 3. Пиковое значение I k является важным значением для определения короткого замыкания в стандартах.

03 Характеристики токов короткого замыкания.

Стандарты, относящиеся к автоматическим выключателям
В зависимости от конкретного применения, когда проектировщик определяет автоматические выключатели или связанное оборудование для защиты электросети, могут использоваться различные стандарты:
• Стандарт IEC / EN 60898-1 применяется к автоматическим выключателям для максимальной токовой защиты в домашних условиях и аналогичных установках - например, в магазинах, офисах, школах и небольших коммерческих зданиях.Эти выключатели предназначены для использования людьми, не прошедшими инструктаж, и без необходимости обслуживания.
• Стандарт IEC / EN 60947-2 применяется к автоматическим выключателям, используемым в основном в промышленных приложениях, доступ к которым имеют только обученные люди.
• Выключатели-разъединители испытаны на соответствие стандарту IEC / EN 60947-3.
• КРУЭ или распределительные щиты проверены на соответствие стандарту IEC / EN 61439.

В связи с разной областью применения стандартов в некоторых случаях для одного и того же электрического процесса используются разные определения.Следовательно, инженер должен убедиться, что он полностью понимает, какое конкретное определение, например, способности к короткому замыканию, применимо к конструкции, над которой он работает.

Автоматические выключатели и IEC / EN 60898-1
IEC / EN 60898-1 определяет номинальную стойкость к короткому замыканию (I cn ) как отключающую способность в соответствии с заданной последовательностью испытаний. Эта последовательность испытаний не включает способность автоматического выключателя выдерживать 85% тока без отключения в течение определенного условного времени.Служебная отключающая способность при коротком замыкании (I cs ) - это отключающая способность в соответствии с заданной последовательностью испытаний, которая включает способность автоматического выключателя выдерживать 85 процентов своего тока без отключения в течение определенного времени.

IEC / EN 60898-1 определяет фиксированные значения отношения I cs к I cn . Значения I cs и I cn выражаются как среднеквадратические значения предполагаемых токов короткого замыкания.

Чтобы соответствовать требованиям стандарта для обеих этих характеристик короткого замыкания, необходимо проверить операции включения / выключения каждого из трех автоматических выключателей.Для разомкнутого режима ток короткого замыкания инициируется под заданным фазовым углом по отношению к форме волны напряжения. Три автоматических выключателя испытываются под разными углами. Последовательность испытаний для I cn : «O - t - CO», где «O» - это размыкание, а «CO» - это замыкание-размыкание, что означает, что проверяемый автоматический выключатель включен и испытывает короткое замыкание. - ток цепи в течение определенного времени. Время «t» между операциями - 3 мин. Для I cs последовательность испытаний: «O - t - O - t - CO» для однополюсных и двухполюсных автоматических выключателей и «O - t - CO - t - CO» для трехполюсных и четырехполюсных выключателей. -полюсные выключатели.Способ, которым инициируется ток короткого замыкания, определен в стандарте, означает, что по крайней мере один испытуемый автоматический выключатель должен отключиться при наиболее значительном фазовом угле напряжения.

Автоматические выключатели и IEC / EN 60947-2
IEC / EN 60947-2 определяет предельную отключающую способность при коротком замыкании (I cu ), также известную как отключающая способность, в соответствии с указанной последовательностью испытаний. Эта последовательность испытаний включает проверку расцепителя перегрузки автоматического выключателя.В IEC / EN 60947-2 I cs - это отключающая способность в соответствии с заданной последовательностью испытаний, которая включает проверку работоспособности выключателя при номинальном токе, испытание на превышение температуры и проверку расцепителя перегрузки. IEC / EN 60947-2 определяет значения от 25 до 100 процентов для отношения I cs к I cn . Опять же, значения I cs и I cn выражаются как среднеквадратические значения предполагаемых токов короткого замыкания.Чтобы соответствовать требованиям стандарта, для обеих мощностей короткого замыкания необходимо испытать каждый из двух автоматических выключателей. Подобно МЭК / EN 60898-1, ток короткого замыкания инициируется под определенным фазовым углом по отношению к форме волны напряжения для разомкнутого режима, но здесь два выключателя испытываются под одним и тем же углом. Последовательность испытаний для I cu : «O - t - CO» и «O - t - CO - t - CO» для I cs . Время «t» между операциями снова составляет 3 мин, и для размыкания ток короткого замыкания инициируется при определенном фазовом угле напряжения, определяемом как угол, при котором достигается пиковый ток.Этот пиковый ток одновременно является номинальной включающей способностью при коротком замыкании (I см ) и выражается как номинальная предельная отключающая способность при коротком замыкании, умноженная на коэффициент, определенный в МЭК 60947-2.

Выключатели-разъединители и IEC / EN 60947-3
Когда выключатели, разъединители, выключатели-разъединители или блоки с предохранителями включены в конструкцию, используется стандарт IEC / EN 60947-3. Выключатель-разъединитель может включать и выключать ток при определенных условиях.В разомкнутом положении выключатель нагрузки обеспечивает функцию отключения.

Поскольку выключатель нагрузки не оборудован расцепителем максимального тока, он должен быть защищен автоматическим выключателем, автоматическим выключателем или предохранителем. Способность к короткому замыканию комбинации переключателя и автоматического выключателя определяется как номинальный условный ток короткого замыкания. Он выражается как значение предполагаемого тока короткого замыкания, который может выдержать выключатель нагрузки, защищенный устройством защиты от короткого замыкания (SCPD).Важно помнить, что выключатель-разъединитель должен выдерживать ток, ограниченный SCPD.

Этот подход также применим для ВДТ - т. Е. Ток короткого замыкания, указанный на устройстве, является номинальным условным током короткого замыкания комбинации ВДТ с SCPD.

Еще одним значением короткого замыкания, определенным как в IEC / EN 60947-3, так и в IEC / EN 60947-2, является номинальный выдерживаемый кратковременный ток (I cw ). Это значение может применяться к выключателям (например, выключателю-разъединителю), автоматическим выключателям, таким как MCCB или воздушный выключатель (ACB), и сборным шинам.I cw - значение тока, которое оборудование может выдержать в течение определенного времени без повреждений. IEC / EN 60947-2 определяет предпочтительные значения этого времени 0,05, 0,1, 0,25, 0,5 и 1 с; IEC / EN 60947-3 определяет 1 с. Для переменного тока I cw - это среднеквадратичное значение тока.

Значение I cw важно для распределительного устройства с оборудованием, подключенным последовательно, где селективность между защитными устройствами реализуется с помощью временной задержки. Например, если фидерная цепь оборудована автоматическим выключателем, а последующие ответвленные цепи защищены автоматическими выключателями, тогда для достижения селективности устанавливается временная задержка для отключения автоматического выключателя.Установка между ACB и MCCB должна выдерживать указанный ток короткого замыкания в течение времени задержки ACB.

Низковольтное распределительное устройство и IEC / EN 61439-1
IEC / EN 61439-1 распространяется на низковольтные распределительные устройства и устройства управления в сборе. Для сборок с SCPD во входном блоке производитель должен указать максимальный предполагаемый ток короткого замыкания на входной клемме сборки. Для защиты сборки I cu или I cn SCPD должны быть равны предполагаемому току короткого замыкания или превышать его.Если в качестве SCPD используется автоматический выключатель с задержкой по времени или в сборку не входит SCPD, необходимо указать I cw с максимальной выдержкой времени.

Пример применения: завод меди и медных сплавов
Предположим, что медный завод питается от электросети среднего напряжения 20 кВ с помощью понижающего трансформатора 20 кВ / 400 В. Номинальная мощность трансформатора S r составляет 1600 кВА, а номинальное полное сопротивление u kr составляет 6 процентов.Для распределительных трансформаторов мощностью до 3150 кВА импедансом сети обычно можно пренебречь. Полное сопротивление короткого замыкания трансформатора ограничивает ток короткого замыкания, который выражается как:

→ 4 показана принципиальная схема блока питания.

04 Пример конфигурации защитного устройства для такого применения, как медный завод.

Для входящего питания используется прерыватель ABB Emax E2 с номинальным током 2 500 А. Уровень распределения защищен автоматическим выключателем ABB 250 A Tmax XT4S.Конечные цепи оборудованы автоматическими выключателями ABB S800C и S200P.

Чтобы добиться правильного каскадирования, выполняется следующий расчет: I cw Emax E2 (версия B) составляет 42 кА. Задержка установлена ​​на 0,1 с. Следовательно, Emax может выдерживать ток короткого замыкания. На уровне распределения I cu Tmax XT4S составляет 50 кА. Кабель между Tmax и шиной для вспомогательного распределения имеет поперечное сечение 95 мм 2 и длину 15 м.Сопротивление кабеля, указанное в технических справочниках, составляет 0,246 Ом / км.

Сопротивление трансформатора 0,00597 Ом. Тогда ток короткого замыкания в подраспределительной сети составляет:

.

При использовании автоматических выключателей S800C и S200P резервная защита не требуется, поскольку предельная мощность короткого замыкания этих устройств составляет 25 кА. Приведена полная селективность между Tmax XT4S и S800C, S200P.

Пример применения: распределение электроэнергии в большом офисном здании
Если офисное здание питается от электросети среднего напряжения 20 кВ через трансформатор 20 кВ / 400 В, с S r 630 кВА и au крон из 4 процентов, полное сопротивление короткого замыкания трансформатора снова ограничивает ток короткого замыкания, который составляет:

→ 5 показана принципиальная схема блока питания.

05 Пример схемы защиты для большого офисного здания.

I cu выключателя Tmax XT4 (версия N) - 36 кА. I cu селективного главного выключателя ABB S750DR составляет 25 кА. Следовательно, Tmax и S750DR могут отключать ток короткого замыкания. Кабель между S750DR и вспомогательной распределительной сетью имеет поперечное сечение 16 мм2 и длину 10 м. Сопротивление кабеля, указанное в технических справочниках, составляет 1,32 Ом / км.Сопротивление трансформатора 0,01012 Ом.

Ток короткого замыкания на промежуточном уровне распределения можно рассчитать как:

При использовании MCB S200M резервная защита не требуется, поскольку предельная мощность короткого замыкания составляет 15 кА. Приведена полная селективность между S750DR и S200M.

Для MCB SD200, показанного на → 5, важен номинальный условный ток короткого замыкания. Значение для комбинации SD200 / S750DR составляет 10 кА. Следовательно, SD200 защищен S750DR, так как максимальный ток короткого замыкания в этот момент равен 9.9 кА.

Приведенные выше примеры показывают, что правильная конфигурация защитных устройств может обеспечить безопасную и надежную работу распределительного устройства в условиях короткого замыкания. Упомянутые различные стандарты IEC / EN помогают проектировщикам выбрать правильные характеристики для используемых ими продуктов и, таким образом, гарантировать, что электроэнергия продолжает поступать в приложение независимо от того, какие условия электрического сбоя возникают.

Обязанности по току короткого замыкания автоматических выключателей и предохранителей - Часть 1

Это первая из двух частей, посвященных процессам, используемым для определения характеристик тока короткого замыкания автоматических выключателей и предохранителей.В части 1 мы будем использовать упрощенную систему питания, чтобы проиллюстрировать методики для выключателей и предохранителей среднего напряжения. В части 2 мы сделаем то же самое для низковольтных автоматических выключателей и предохранителей.

Важно отметить, что это обсуждение предназначено только для иллюстрации (в качестве примера) методологий ANSI для определения требований к току короткого замыкания для выбора устойчивости к короткому замыканию и отключающей способности автоматических выключателей и предохранителей с рейтингом ANSI. Для правильного выбора автоматических выключателей и предохранителей необходимо учитывать другие характеристики и особенности применения, выходящие за рамки этих двух статей.Читателю предлагается ознакомиться с последними редакциями применимых стандартов ANSI / IEEE C37, цитируемыми в справочных материалах в главе 10 IEEE Violet Book (IEEE Std 551-2006), для полного охвата.

Короткое замыкание - это непреднамеренное межфазное или межфазное соединение в электрической системе, вызванное пробоем изоляции, неисправностью оборудования или человеческой ошибкой. Часто короткое замыкание вызывает протекание чрезвычайно высокого уровня тока; и (1) электрическое оборудование должно выдерживать экстремальные механические и термические нагрузки, связанные с током короткого замыкания, и (2) отключающие устройства должны быть способны быстро и безопасно отключать ток короткого замыкания.Неадекватная устойчивость к короткому замыканию или возможность отключения могут привести к катастрофическому отказу оборудования, создавая угрозу для работы объекта (например, отключение электроэнергии, повреждение инфраструктуры или пожар) и персонала (например, поражение электрическим током, ожоги, физические травмы или смерть).


Рис. 1. Составляющие формы сигнала несимметричного тока короткого замыкания.

Рисунок 1 (вверху) иллюстрирует типичную форму кривой тока короткого замыкания для одной фазы трехфазного синхронного генератора, ранее не нагруженного, который подвергся трехфазному короткому замыканию на болтах через доступные клеммы.Асимметричная форма волны тока короткого замыкания может быть разбита на две составляющие: 1) однонаправленная (постоянный ток) составляющая; и 2) симметричный переменный (AC) компонент. Составляющая постоянного тока экспоненциально спадает до нуля, в то время как огибающая симметричной составляющей переменного тока в конечном итоге затухает до синусоидальной волны постоянной амплитуды в установившемся режиме. Скорость экспоненциального затухания (или постоянной времени) составляющей постоянного тока связана с отношением X / R короткого замыкания, где X и R - эквивалентные реактивное сопротивление и сопротивление в месте повреждения, соответственно.Чтобы упростить анализ, теория установившихся цепей переменного тока используется для расчета наихудшего (начального) среднеквадратичного (среднеквадратичного) значения симметричной составляющей переменного тока, чтобы охарактеризовать конкретный временной интервал периода времени неисправности. Чтобы упростить словоблудие, выражение «наихудшая (начальная) среднеквадратическая (среднеквадратичная) величина симметричной составляющей переменного тока» далее сокращается до «симметричный среднеквадратичный ток».

Три типа сетей используются для представления энергосистемы на трех временных интервалах периода времени включения.Сеть первого цикла (мгновенная) характеризует первые несколько циклов (при 60 Гц) периода времени включения. Для этой сети двигатели и генераторы переменного тока моделируются с помощью реактивного сопротивления первого цикла или субпереходных сопротивлений, а анализ установившейся цепи переменного тока используется для расчета симметричного среднеквадратичного значения первого цикла (мгновенного). Чтобы учесть составляющую постоянного тока формы волны тока короткого замыкания, симметричный среднеквадратичный ток первого цикла (мгновенный) умножается на соответствующий коэффициент умножения (MF), чтобы получить коэффициент заполнения первого цикла (мгновенный) тока короткого замыкания; и кратковременное короткое замыкание первого цикла не должно превышать: (i) возможности включения и фиксации (мгновенного) выключателей среднего напряжения, (ii) отключающей способности предохранителей среднего напряжения, (iii) отключающей способности низковольтных выключателей. автоматические выключатели напряжения, и (iv) отключающая способность низковольтных предохранителей.Сеть разъединения контактов (размыкания) используется для расчета симметричного среднеквадратичного значения тока размыкания (размыкания) контактов для выключателя среднего напряжения с минимальным временем размыкания контактов от 1,5 до 4 циклов после возникновения короткого замыкания. Для этой сети двигатели и генераторы переменного тока представлены разными (такими же или большими) постоянными реактивными сопротивлениями, чем для сети первого цикла (мгновенного действия). Чтобы учесть составляющую постоянного тока формы волны тока короткого замыкания, симметричный среднеквадратичный ток разъединения (размыкания) контактов умножается на соответствующий МП, чтобы получить рабочий ток размыкания (размыкания) короткого замыкания; тока короткого замыкания не должны превышать отключающую способность автоматических выключателей среднего напряжения.Наконец, сеть с примерно 30 циклами представляет собой минимальное представление источника, которое характеризует неисправную энергосистему в установившемся состоянии (за пределами 30 циклов), и оно используется для исследования, достаточны ли минимальные токи короткого замыкания для работы реле с токовым управлением.

Рис. 2. Однолинейная схема упрощенной промышленной энергосистемы.

Рис. 2 (вверху) представляет собой однолинейную схему упрощенной промышленной энергосистемы, которую мы будем использовать для иллюстрации методик ANSI для определения значений тока короткого замыкания автоматических выключателей среднего напряжения и предохранителей, соответствующих стандарту ANSI.В приведенной ниже таблице Таблица суммирует результаты исследования короткого замыкания, перечисляя симметричные среднеквадратичные токи первого цикла (мгновенные) и размыкания (размыкание), а также отношения X / R короткого замыкания для трехфазного замыкания с болтовым соединением на каждой шине. [В общем, важно, чтобы исследование проводилось на конфигурации системы с учетом максимального вклада тока короткого замыкания. Читателю предлагается ознакомиться с главой 9 IEEE Violet Book (IEEE Std 551-2006) и цитируемыми в ней ссылками на процедуру выполнения этих вычислений.] Обратите внимание в таблице, что симметричный среднеквадратичный ток размыкания контактов (размыкание) и отношение X / R короткого замыкания не указаны для низковольтной шины 3, поскольку отключающая способность низковольтных автоматических выключателей и предохранителей выбирается на основе первых -цикловой (кратковременный) ток короткого замыкания. Как упоминалось ранее, в Части 2 мы обсудим методики определения значений тока короткого замыкания для низковольтных автоматических выключателей и предохранителей.


Результаты исследования КЗ в упрощенной промышленной энергосистеме.

Наконец, следует отметить, что трехфазное замыкание с болтовым соединением представляет собой наихудшее состояние на каждой шине в этом примере, что касается режима размыкания контактов (прерывания) тока короткого замыкания. Вообще говоря, одиночное замыкание на землю с болтовым соединением может представлять собой наихудшее состояние, и методики расчета нагрузки на размыкание (размыкание) контактов будут отличаться от описанных ниже. [В качестве примера читателя отсылаем к разд.5.3 ANSI / IEEE C37.010-1979 для старых автоматических выключателей среднего напряжения с постоянным номиналом MVA и разд. 6.3 стандарта IEEE C37.010-1999 (R2005) для новых автоматических выключателей среднего напряжения с постоянным номиналом кА.]

Автоматические выключатели среднего напряжения

Вообще говоря, соответствующий МП для учета составляющей постоянного тока формы волны тока короткого замыкания зависит от отношения X / R короткого замыкания в месте повреждения и номинальной структуры отключающего устройства.Выбор подходящего MF для автоматических выключателей среднего напряжения усложняется тем фактом, что существует огромная установленная база автоматических выключателей среднего напряжения, номиналы короткого замыкания которых основаны на более старых стандартах, которые значительно отличаются от последних стандартов. В частности, историческая постоянная рейтинговая структура MVA предшествует последней постоянной рейтинговой структуре в kA, которая была инициирована примерно в 1999 году. [См. Siemens TechTopics №№ 4 и 23 (доступны на www.energy.siemens.com/us/en/services/power) -передача-распределение / технические-темы-заметки по применению.htm) для хорошо написанного резюме этих рейтинговых структур.] Следовательно, описанные ниже процедуры для выбора подходящих MF для расчета нагрузки по току короткого замыкания для выключателей среднего напряжения классифицируются в соответствии со структурой рейтинга. [Читатель может найти подробное описание этих процедур в главах 9 и 10 IEEE Violet Book (IEEE Std 551-2006).]

Первый рабочий цикл (выключатели с постоянным номиналом MVA)

Режим первого цикла (мгновенный) выключателей среднего напряжения шины 2 = MF × шина 2, симметричный среднеквадратичный ток первого цикла (мгновенный) = 1.6 × 8,920 кА = 14,272 кА (асимметричное действующее значение)

Устойчивость к включению и фиксации (мгновенная) автоматических выключателей среднего напряжения с постоянным номиналом МВА при действующем значении кА должна превышать нагрузку первого цикла при асимметричном среднеквадратичном значении кА.

Примечание : MF = 1,6 применяется, когда отношение X / R первого цикла короткого замыкания меньше или равно 25. Если отношение X / R короткого замыкания первого цикла превышает 25, для расчета можно использовать следующую формулу. MF.

Первый рабочий цикл (выключатели с постоянным номиналом в кА):

Включение и фиксация (мгновенная) выдерживающая способность автоматических выключателей среднего напряжения с постоянным номиналом кА при пиковом кА должна превышать нагрузку первого цикла при несимметричном пиковом кА.

Режим первого цикла (мгновенный) выключателей среднего напряжения шины 2 = MF × шина 2, симметричный среднеквадратичный ток первого цикла (мгновенный) = 2,6 × 8,920 кА = 23,192 кА (асимметричный пик)

Примечание : MF = 2,6 применяется, когда отношение X / R короткого замыкания первого цикла меньше или равно 17. Если отношение X / R короткого замыкания первого цикла превышает 17, для расчета можно использовать следующую формулу. MF.

Дежурный режим (упрощенный метод )

Упрощенный метод определения нагрузки по току размыкания (размыкания) короткого замыкания применяется к автоматическим выключателям среднего напряжения с постоянным номиналом МВА или постоянным кА и использует консервативный MF, равный 1.25, а не вычислять MF по формуле, основанной на соотношении X / R при коротком замыкании контактов.

Режим размыкания (размыкания) контактов выключателей среднего напряжения шины 2 = 1,25 × размыкание контактов (размыкание) шины 2, симметричный среднеквадратичный ток = 1,25 × 8,399 кА = 10,499 кА (асимметричное среднеквадратичное значение)

Требуемая симметричная отключающая способность автоматического выключателя среднего напряжения в среднеквадратичном значении кА должна превышать режим размыкания контактов при асимметричном среднеквадратичном значении кА, где требуемая симметричная отключающая способность зависит от структуры номинальных значений следующим образом.

Автоматические выключатели с постоянным номиналом кА : Для рабочего напряжения ниже номинального максимального расчетного напряжения требуемая симметричная отключающая способность = номинальный ток короткого замыкания, где номинальное максимальное расчетное напряжение и номинальный ток короткого замыкания указаны в таблице производителя для постоянной номинальной среды кА. автоматические выключатели напряжения.

Автоматические выключатели с постоянным номиналом МВА : Для рабочего напряжения между (1 / K) × номинальное максимальное расчетное напряжение и номинальное максимальное расчетное напряжение требуемая симметричная отключающая способность = номинальный ток короткого замыкания × (максимальное расчетное расчетное напряжение ÷ рабочее напряжение).

Для рабочего напряжения менее (1 / K) × номинальное максимальное расчетное напряжение требуемая симметричная отключающая способность = K × номинальный ток короткого замыкания = максимальная симметричная отключающая способность, где коэффициент диапазона напряжений K, номинальное максимальное расчетное напряжение, номинальный ток короткого замыкания, и максимальная симметричная отключающая способность указаны в таблице производителя для автоматических выключателей среднего напряжения с постоянным номиналом МВА.

Дежурный режим (только удаленные источники)

Менее консервативный метод, чем упрощенный метод, учитывает фактическое затухание составляющей постоянного тока формы волны тока короткого замыкания, но не предполагает затухания огибающей симметричной (переменного тока) составляющей.Предположение об отсутствии спада переменного тока характерно для энергосистемы без местной (собственной) генерации. Обратите внимание, что следующие процедуры различаются структурой рейтинга. [Для получения дополнительной информации читатель может обратиться к ANSI / IEEE C37.010-1979 для более старой постоянной структуры рейтинга MVA и IEEE Std C37.010-1999 (R2005) для новой структуры постоянного рейтинга kA.]

Автоматические выключатели с постоянным номиналом MVA : Разделение контактов (отключение) выключателей среднего напряжения шины 2 = MF × шина 2, разделение контактов (отключение) симметричного среднеквадратичного значения тока = 1.0 × 8,399 кА = 8,399 кА (асимметричное среднеквадратичное значение), где MF = 1,0 было определено по кривой на рисунке 10 стандарта ANSI / IEEE C37.010-1979 для 5-тактового выключателя с 3-тактным минимальным временем размыкания контактов и Шина 2 контакт-разъединитель (размыкающий) КЗ отношение X / R 16,2 из табл. (Вообще говоря, MF = 1.0 для 5-тактного выключателя с 3-тактным минимальным временем размыкания контактов, если отношение X / R размыкания (размыкания) короткого замыкания составляет 15 или меньше, потому что определенная степень асимметрии встроена в рейтинговая структура.)

Требуемая симметричная отключающая способность автоматического выключателя среднего напряжения в действующем значении кА должна превышать нагрузку на размыкание (размыкание) контактов при асимметричном действующем значении кА. (Требуемая симметричная отключающая способность автоматических выключателей среднего напряжения постоянного номинала МВА была описана в предыдущем разделе.)

Автоматические выключатели с постоянным номиналом кА : Режим размыкания контактов (размыкание) выключателей среднего напряжения шины 2 = MF × размыкание контактов шины 2 (размыкание) симметричный среднеквадратичный ток = 1.0 × 8,399 кА = 8,399 кА (асимметричное среднеквадратичное значение), где MF = 1,0 было найдено из кривой рис.10 стандарта IEEE C37.010-1999 (R2005) для 5-тактового выключателя с 3-тактным минимальным размыканием контактов время и шина 2 контакт-разъединение (размыкание) короткого замыкания X / R соотношение 16,2 из табл. [Вообще говоря, MF = 1,0 для 5-тактового выключателя с 3-тактным минимальным временем размыкания контактов, если отношение X / R размыкания (размыкания) короткого замыкания составляет 17 или меньше, потому что определенная степень асимметрии встроена в рейтинговая структура.]

Требуемая симметричная отключающая способность автоматического выключателя среднего напряжения в действующем значении кА должна превышать нагрузку на размыкание (размыкание) контактов при асимметричном действующем значении кА. (Требуемая симметричная отключающая способность автоматических выключателей среднего напряжения с постоянным номиналом кА была описана в предыдущем разделе.)

Дежурный по прерыванию (местные и удаленные источники)

Наименее консервативная процедура определения режима размыкающего (размыкающего) тока короткого замыкания применима, если короткое замыкание происходит от локальных и удаленных источников тока короткого замыкания.К удаленным источникам относятся электроснабжение и внутренние синхронные машины, которые электрически удалены от места повреждения. К местным источникам относятся синхронные машины собственного производства, которые электрически локальны по отношению к месту повреждения. [Асинхронные двигатели, расположенные в месте повреждения, могут быть классифицированы как удаленные источники тока короткого замыкания, поскольку эффект затухания переменного тока в форме волны тока короткого замыкания асинхронного двигателя уже учтен в умножителях реактивного сопротивления асинхронного двигателя для разделения контактов ( прерывание) сети.См. Подробности в Таблице 9-1 в IEEE Violet Book (IEEE Std 551-2006).]

Расчет долга использует как удаленные, так и местные множители в процессе взвешивания. Коэффициент заполнения рассчитывается как сумма удаленного МП, умноженного на часть симметричного среднеквадратичного тока разъединения (размыкания) контактов от удаленных источников, и местного МП, умноженного на остаток (локальный участок) симметричного размыкания (размыкания) контактов. действующий ток. [Другая формула для расчета коэффициента заполнения, включающая так называемый коэффициент «без затухания переменного тока», дает идентичный результат.Читатель может найти подробности в главах 9 и 10 IEEE Violet Book (IEEE Std 551-2006).]

Силовые предохранители среднего напряжения

Это обсуждение ограничено применением силовых предохранителей среднего напряжения для промышленных и коммерческих энергосистем. Читателю предлагается ознакомиться с главой 6 IEEE Buff Book (IEEE Std 242-2001) для более широкого охвата высоковольтных силовых и распределительных предохранителей.

Силовые предохранители с номиналом E доступны как выталкивающего, так и токоограничивающего типов, а силовые предохранители с номиналом R доступны только как токоограничивающие.Токоограничивающие силовые предохранители с номиналом E обеспечивают защиту силовых трансформаторов, трансформаторов напряжения (или потенциала) и конденсаторных батарей; в то время как силовые предохранители класса R обеспечивают защиту от короткого замыкания в контроллерах двигателей среднего напряжения. Для силовых предохранителей с симметричным номинальным током, симметричный среднеквадратичный ток первого цикла можно напрямую сравнить с номинальной симметричной отключающей способностью в таблице производителя, только если отношение X / R короткого замыкания первого цикла в точке повреждения (т. Е. стороне силового предохранителя) 15 или меньше.В этом контексте «симметричный номинальный ток» означает, что MF для учета составляющей постоянного тока не требуется для регулировки симметричного среднеквадратичного значения тока первого цикла всякий раз, когда отношение X / R короткого замыкания первого цикла меньше или равно 15 , потому что в рейтинговой структуре заложена определенная степень асимметрии. Если отношение X / R короткого замыкания первого цикла превышает 15, следует проконсультироваться с производителем по поводу снижения номинальных характеристик симметричного отключения. В рассматриваемом примере применяется последнее утверждение, поскольку отношение X / R короткого замыкания первого цикла для трехфазного короткого замыкания на шине 4 равно 16.4.

Mercede, P.E., является директором Mercede Engineering LLC, базирующейся в Брин-Мор, штат Пенсильвания. С ним можно связаться по адресу [email protected]

Как рассчитать ток короткого замыкания автоматического выключателя

При возникновении короткого замыкания в электрической системе через систему, включая контакты автоматического выключателя (CB), протекает большой ток короткого замыкания, если только неисправность не устранена с помощью отключение CB. Когда ток короткого замыкания протекает через автоматический выключатель, различные токоведущие части выключателя подвергаются огромным механическим и термическим нагрузкам.

Если токопроводящие части выключателя не имеют достаточной площади поперечного сечения, существует вероятность опасно высокого повышения температуры. Эта высокая температура может повлиять на качество изоляции выключателя.

Контакты выключателя также нагреваются. Термические напряжения контактов CB пропорциональны I 2 Rt, где R - сопротивление контакта, зависит от контактного давления и состояния контактной поверхности. I - действующее значение тока короткого замыкания, а t - продолжительность, в течение которой ток короткого замыкания , протекает через контакты.

После возникновения неисправности ток короткого замыкания остается до тех пор, пока не отключится блок прерывания выключателя. Следовательно, время t - это время отключения автоматического выключателя. Поскольку это время очень мало в миллисекундах, предполагается, что все тепло, выделяемое во время короткого замыкания, поглощается проводником, поскольку нет достаточного времени для сбора и излучения тепла.
Повышение температуры можно определить по следующей формуле:

Где, T - повышение температуры в секунду в градусах Цельсия.
I - ток (среднеквадратичный симметричный) в амперах.
А - площадь поперечного сечения проводника.
ε - температурный коэффициент удельного сопротивления проводника при температуре 20 o C.

Поскольку нам известно, что алюминий выше 160 o C теряет свою механическую прочность и становится мягким, желательно ограничить температуру. подняться ниже этой температуры. Это требование фактически устанавливает допустимый рост температуры при коротком замыкании. Этого предела можно достичь, контролируя время отключения выключателя и правильно подбирая размер проводника.

Сила короткого замыкания

Электромагнитная сила, развиваемая между двумя параллельными проводниками с электрическим током, определяется формулой

Где L - длина обоих проводов в дюймах.
S - расстояние между ними в дюймах.
I - ток, переносимый каждым из проводников.

Экспериментально доказано, что сила электромагнитного короткого замыкания максимальна, когда значение тока короткого замыкания I в 1,75 раза больше начального действующего значения симметричной волны тока короткого замыкания.

Однако при определенных обстоятельствах возможно развитие сил, превышающих указанные, например, в случае очень жестких стержней или из-за резонанса в случае стержней, подверженных механической вибрации. Эксперименты также показали, что реакции, возникающие в нерезонирующей структуре переменным током в момент приложения или снятия сил, могут превышать реакции, возникающие при протекании тока.

Таким образом, рекомендуется допустить ошибку с точки зрения безопасности и учесть все непредвиденные обстоятельства, для которых следует принимать во внимание максимальную силу, которая может создаваться начальным пиковым значением асимметричного тока короткого замыкания.Эта сила может быть принята как имеющая значение, вдвое превышающее значение, вычисленное по приведенной выше формуле.

Формула применима только для проводников круглого сечения. Хотя L - это конечная длина частей проводников, идущих параллельно друг другу, но формула подходит только в том случае, если общая длина каждого проводника считается бесконечной.

На практике общая длина проводника не бесконечна. Также следует учитывать, что плотность потока вблизи концов токоведущего проводника значительно отличается от его средней части.

Следовательно, если мы воспользуемся приведенной выше формулой для короткого проводника, рассчитанная сила будет намного выше фактической.

Видно, что эта ошибка может быть значительно устранена, если мы используем термин

вместо L / S в приведенной выше формуле.
Затем формула принимает следующий вид:

Формула, представленная уравнением (2), дает безошибочный результат, когда отношение L / S больше 20. Когда 20> L / S> 4, формула (3) подходит для ошибки бесплатный результат.
Если L / S <4, формула (2) подходит для безошибочного результата.Приведенные выше формулы применимы только для проводов круглого сечения. Но для проводника прямоугольного сечения формула должна иметь некоторый поправочный коэффициент. Скажем, этот коэффициент равен K. Следовательно, приведенная выше формула в конечном итоге принимает вид
. Хотя влияние формы поперечного сечения проводника быстро уменьшается, если расстояние между проводниками увеличивается, значение K является максимальным для полоскового проводника, толщина которого значительно меньше его ширина. K незначительно, когда форма поперечного сечения проводника идеально квадратная.K - единица для проводника с идеально круглым поперечным сечением. Это справедливо как для стандартных выключателей, так и для выключателей с дистанционным управлением.

Пошаговое руководство по выбору автоматического выключателя

При выборе автоматического выключателя следует учитывать несколько различных критериев, включая напряжение, частоту, отключающую способность, номинальный постоянный ток, необычные условия эксплуатации и тестирование продукта. Эта статья даст пошаговый обзор выбора подходящего автоматического выключателя для вашего конкретного применения.

Номинальное напряжение

Общее номинальное напряжение рассчитывается на основе максимального напряжения, которое может быть приложено ко всем оконечным портам, типа распределения и того, как автоматический выключатель напрямую интегрирован в систему. Важно выбрать автоматический выключатель с достаточной допустимой нагрузкой для конечного применения.

Частота

Автоматические выключатели до 600 ампер могут применяться на частотах 50-120 Гц.Частоты выше 120 Гц приведут к снижению номинальных характеристик выключателя. Во время высокочастотных проектов вихревые токи и потери в стали вызывают больший нагрев компонентов теплового расцепителя, что требует снижения номинальных параметров или специальной калибровки выключателя. Общая величина снижения мощности зависит от номинального тока, размера корпуса, а также от частоты тока. Общее практическое правило заключается в том, что чем выше номинальный ток в корпусе определенного размера, тем больше требуется снижение номинальных характеристик.

Все выключатели с более высоким номиналом более 600 ампер содержат биметаллические элементы с трансформаторным нагревом и подходят для работы в сети переменного тока с частотой не более 60 Гц.Для приложений с минимальной частотой переменного тока 50 Гц обычно доступна специальная калибровка. Полупроводниковые выключатели предварительно откалиброваны для приложений с частотой 50 или 60 Гц. При выполнении проекта дизельного генератора частота будет 50 Гц или 60 Гц. Лучше всего заранее проконсультироваться с подрядчиком по электротехнике, чтобы убедиться, что меры по калибровке приняты, прежде чем переходить к проекту 50 Гц.

Максимальная отключающая способность

Рейтинг отключения обычно принимается как наибольшая величина тока короткого замыкания, которую выключатель может отключить, не вызывая сбоя системы.Определение максимального значения тока повреждения, подаваемого системой, можно рассчитать в любой момент времени. Одно безошибочное правило, которое необходимо соблюдать при установке правильного автоматического выключателя, заключается в том, что отключающая способность выключателя должна быть равной или большей, чем величина тока короткого замыкания, которая может быть доставлена ​​в той точке системы, где применяется выключатель. Несоблюдение правильного значения отключающей способности приведет к повреждению выключателя.

Непрерывный номинальный ток

Что касается номинального постоянного тока, автоматические выключатели в литом корпусе имеют номинал в амперах при определенной температуре окружающей среды.Этот номинальный ток - это постоянный ток, который прерыватель будет проводить при температуре окружающей среды, при которой он был откалиброван. Общее практическое правило для производителей автоматических выключателей - калибровать свои стандартные выключатели на 104 ° F.

Номинальный ток для любого стандартного применения зависит исключительно от типа нагрузки и рабочего цикла. Номинальный ток регулируется Национальным электротехническим кодексом (NEC) и является основным источником информации о циклах нагрузки в подрядной электротехнической отрасли. Например, для осветительных и фидерных цепей обычно требуется автоматический выключатель, номинал которого соответствует допустимой нагрузке на проводник.Чтобы найти различные стандартные номинальные токи выключателя для проводов разного диаметра и допустимые нагрузки, обратитесь к таблице 210.24 NEC.

Нетипичные условия эксплуатации

При выборе автоматического выключателя очень важно учитывать местоположение конечного пользователя. Каждый выключатель индивидуален, и некоторые из них лучше подходят для более жестких условий эксплуатации. Ниже приведены несколько сценариев, которые следует учитывать при выборе автоматического выключателя:

Высокая температура окружающей среды: Если стандартные термомагнитные выключатели применяются при температурах, превышающих 104 ° F, выключатель должен быть снижен или откалиброван в соответствии с окружающей средой.В течение многих лет все выключатели были откалиброваны на 77 ° F, что означало, что все выключатели с температурой выше этой должны были быть снижены. Реально, большинство вольеров было около 104 ° F; Для таких ситуаций использовался обычный специальный выключатель. В середине 1960-х годов отраслевые стандарты были изменены, чтобы все стандартные выключатели были откалиброваны с учетом температуры 104 ° F.

Коррозия и влага: В средах с постоянной влажностью для гидромолотов рекомендуется специальная обработка влаги.Эта обработка помогает противостоять плесени и / или грибку, которые могут вызвать коррозию устройства. В помещениях с высокой влажностью лучшим решением является использование обогревателей в корпусе. Если возможно, выключатели следует удалять из агрессивных зон. Если это нецелесообразно, доступны специальные выключатели, устойчивые к коррозии.

Высокая вероятность удара: Если автоматический выключатель будет установлен в зоне с высокой вероятностью механического удара, необходимо установить специальное противоударное устройство.Противоударные устройства состоят из инерционного противовеса над центральной стойкой, который удерживает переключающую штангу в защелкивании в нормальных условиях удара. Этот груз должен быть установлен таким образом, чтобы он не препятствовал работе тепловых или магнитных расцепителей при сценариях перегрузки или короткого замыкания. ВМС США - крупнейший конечный пользователь ударопрочных молотов, которые требуются на всех боевых кораблях.

Высота: В районах, где высота превышает 6000 футов, автоматические выключатели должны быть снижены с учетом пропускной способности по току, напряжения и отключающей способности.На высоте более разреженный воздух не отводит тепло от токопроводящих компонентов, а также более плотный воздух, находящийся на более низких высотах. Помимо перегрева, более тонкий воздух также предотвращает накопление диэлектрического заряда, достаточно быстрого, чтобы выдерживать те же уровни напряжения, которые возникают при нормальном атмосферном давлении. Проблемы с высотой также могут снизить номинальные характеристики большинства используемых генераторов и другого оборудования для выработки электроэнергии. Перед покупкой лучше всего поговорить со специалистом в области энергетики.

Положение покоя: По большей части автоматические выключатели могут быть установлены в любом положении, горизонтально или вертикально, без воздействия на механизмы отключения или отключающую способность.В районах с сильным ветром обязательно иметь выключатель в кожухе (большинство агрегатов поставляется в закрытом корпусе) на поверхности, которая немного колеблется от ветра. Когда автоматический выключатель прикреплен к негибкой поверхности, существует вероятность разрыва цепи при воздействии сильного ветра.

Техническое обслуживание и тестирование

При выборе автоматического выключателя пользователь должен решить, покупать ли устройство, прошедшее испытания UL (Underwriters Laboratories), или нет.Для обеспечения общего качества рекомендуется приобретать автоматические выключатели, прошедшие испытания UL. Имейте в виду, что продукты, не прошедшие испытания UL, не гарантируют правильную калибровку выключателя. Все низковольтные автоматические выключатели в литом корпусе, внесенные в список UL, проходят испытания в соответствии со стандартом UL 489, который разделен на две категории: заводские испытания и полевые испытания.

Заводские испытания UL: Все стандартные автоматические выключатели в литом корпусе UL проходят обширные производственные и калибровочные испытания в соответствии со стандартом UL 489.Выключатели, сертифицированные UL, содержат откалиброванные системы с заводскими пломбами. Неповрежденная пломба гарантирует, что выключатель правильно откалиброван и не подвергался вмешательству, модификации и что продукт будет работать в соответствии со спецификациями UL. Если печать нарушена, гарантия UL аннулируется, как и любые другие гарантии.

Полевые испытания: Вполне нормально, что данные, полученные в полевых условиях, отличаются от опубликованной. Многие пользователи не понимают, являются ли полевые данные некорректными или опубликованная информация не синхронизирована с их конкретной моделью.Разница в данных заключается в том, что условия испытаний на заводе значительно различаются по сравнению с полевыми. Заводские испытания предназначены для получения стабильных результатов. Температура, высота, климат-контроль и использование испытательного оборудования, разработанного специально для тестируемого продукта, влияют на результат. Публикация NEMA AB4-1996 - выдающееся руководство по полевым испытаниям. Руководство дает пользователю лучший вариант того, какие результаты являются нормальными для полевых испытаний. Некоторые выключатели поставляются со своими собственными инструкциями по тестированию.Если инструкции отсутствуют, обратитесь в надежную компанию по обслуживанию автоматических выключателей.

Техническое обслуживание: По большей части автоматические выключатели в литом корпусе имеют исключительную надежность, в основном благодаря тому, что блоки закрыты. Кожух сводит к минимуму воздействие грязи, влаги, плесени, пыли, других сред и несанкционированного доступа. Частью надлежащего технического обслуживания является обеспечение того, чтобы все клеммные соединения и расцепители были затянуты с надлежащим крутящим моментом, установленным производителем.Со временем эти соединения ослабнут, и их потребуется подтянуть. Автоматические выключатели также необходимо регулярно чистить. Неправильно очищенные проводники, неправильные проводники, используемые для клемм, и незакрепленные выводы - все это условия, которые могут вызвать чрезмерный нагрев и ослабление выключателя. Для выключателей с ручным управлением требуется только, чтобы их контакты были чистыми и чтобы рычаги работали свободно. Для автоматических выключателей, которые не используются на регулярной основе, требуется прерывистый запуск выключателя для обновления систем.

Как всегда, лучше всего проконсультироваться с сертифицированным электриком, чтобы точно определить, какой тип автоматического выключателя подходит для вашего генератора. Факторы, влияющие на безопасную и правильную работу электрогенератора и автоматического выключателя, варьируются от объекта к объекту, и только лицензированный профессионал может подобрать правильное оборудование.

Ссылка: Matulic, Darko. «Автоматические выключатели» стр. 171-173 Электроэнергетика на месте, 4-е издание .Бока-Ратон, Флорида: Ассоциация электрических генерирующих систем, 2006.

Выбор правильного автоматического выключателя и его типа | by AllumiaX Engineering

Автоматический выключатель - это устройство защиты энергосистемы, которое может замыкать или размыкать цепь.

Автоматический выключатель срабатывает в условиях неисправности и изолирует неисправную часть цепи от остальной, размыкая цепь. Эта операция выполняется автоматически с помощью реле вместе с автоматическим выключателем.

Следует отметить, что автоматические выключатели также могут управляться вручную, а также могут работать в нормальных условиях. Следовательно, автоматические выключатели также являются полезными коммутационными устройствами, которые используются для включения или отключения цепи в нормальных условиях.

В общем смысле автоматический выключатель состоит из двух электродов или контактов, которые при нормальных условиях остаются в контакте друг с другом, позволяя течь току. Но в случае неисправности контакты размыкаются или размыкаются, что приводит к разрыву цепи и предотвращению прохождения тока повреждения.

Размыкание контактов достигается включением катушки отключения автоматического выключателя, которая заставляет контакты двигаться, как показано на рисунке. Также важно знать, что катушка отключения находится под напряжением от реле, поэтому в основном именно реле сигнализирует выключателю о срабатывании.

Эти контакты также можно размыкать вручную, например, во время обслуживания или переключения.

Ранее мы писали статью о Как выбрать правильный предохранитель для защиты энергосистем .Если вы еще не проверяли его, нажмите на него и ознакомьтесь с информацией, доступной в этом блоге.

By F1jmm - Собственная работа, CC BY-SA 4.0, Link

Каждый раз, когда происходит короткое замыкание, через контакты автоматических выключателей проходит чрезвычайно высокий ток. Когда эти контакты начинают размыкаться, площадь контакта уменьшается, а сила тока быстро увеличивается. Это приводит к быстрому нагреву и ионизации окружающего материала. Эта ионизированная среда, таким образом, действует как путь для прохождения тока, задерживая разрыв цепи.

Это может привести к повреждению системы, а выделяемое тепло может повредить сам выключатель. Разность потенциалов между контактами довольно мала, но достаточна для поддержания дуги.

Эта дуга должна быть устранена для успешного отключения и отключения цепи. Следовательно, это важный фактор при определении типа и размера автоматического выключателя, который будет использоваться в различных приложениях. Для этого у нас есть два метода гашения дуги.

1.Метод высокого сопротивления:

В этом методе сопротивление дуги увеличивается со временем и увеличивается до тех пор, пока значение тока не упадет до уровня, недостаточного для поддержания дуги. Недостатком являются огромные потери энергии и тепла, рассеиваемого в дуге.

2. Метод низкого сопротивления или нулевого тока:

Этот метод используется для систем переменного тока и наиболее широко используется. Весь синусоидальный ток и напряжения проходят через нулевые точки в каждом полупериоде. Сопротивление поддерживается низким до тех пор, пока не произойдет переход через ноль, где дуга гаснет естественным образом, после перехода через ноль, гасящая среда предотвращает повторное возникновение дуги.

Самый быстрый на сегодняшний день автоматический выключатель может погасить дугу за 2 цикла, в то время как наиболее распространенными средами, используемыми для гашения дуги, являются воздух, масло, гексафторид серы SF6 и вакуум.

Автоматические выключатели можно разделить на категории согласно соответствующему уровню напряжения системы. Поэтому их можно разделить на выключатели низкого, среднего и высокого напряжения.

Автоматические выключатели низкого напряжения используются для напряжений до 600 В и делятся на 3 типа, а именно: модельный корпус (MCCBS), силовой выключатель и изолированный корпус (ICCBS).

Выключатели

среднего напряжения используются в системах от 600 В до 69 кВ, а высоковольтные выключатели применяются в системах с напряжением более 69 кВ. Тип среды, находящейся внутри этих автоматических выключателей, используется для их классификации. Они подразделяются на масляные, воздушные, элегазовые и вакуумные выключатели.

Щелкните здесь, чтобы узнать больше о автоматических выключателях типов .

  • Отключающая способность / кА: это максимальный ток, при котором выключатель предназначен для безопасного прерывания при определенном напряжении.
  • Мгновенное срабатывание: Настройки, при которых автоматический выключатель срабатывает немедленно без какой-либо преднамеренной задержки. Все MCCBS и ICB имеют настройки мгновенного отключения, а для PCBS это необязательно.
  • Кратковременные настройки: Автоматический выключатель остается замкнутым в течение некоторого времени в диапазоне высоких токов короткого замыкания. Это важный фактор в достижении избирательной координации автоматических выключателей.
  • Настройки длительного времени: Это настройка автоматического выключателя для определения времени, в течение которого перед отключением протекает определенный ток перегрузки.(для значений тока меньше кратковременного или мгновенного срабатывания).
  • Непрерывный ток: Это ток, который устройство выдержит без отключения или перегрева.
  • Размер кадра: Размер кадра указывает физический размер выключателя, а также максимальный продолжительный ток, который он может выдерживать.
  • Номинальное напряжение в кВ: Показывает максимальное напряжение системы, которое может выдержать автоматический выключатель.
  • Номинальная кВА или МВА: Важной характеристикой автоматического выключателя является его отключающая способность или отключающая способность.Это максимальный ток, который автоматический выключатель способен отключить при заданном напряжении и при определенных условиях, например: фактор силы.

Выбор автоматических выключателей в системе обычно зависит от предполагаемого применения, требуемых стандартов проектирования и технических характеристик.

Инженер должен учитывать параметры, обсуждаемые здесь , , такие как кратковременный рейтинг, отключающая способность, размер кадра и т. Д., Чтобы определить, подходит ли устройство для обеспечения защиты, а также координации и избирательности.

В конце концов, , мы можем согласиться с тем, что автоматические выключатели являются неотъемлемой частью системы электроснабжения, и их правильное применение очень важно. Наряду с основами и принципами работы автоматических выключателей, инженер должен также знать, как правильно выбирать автоматические выключатели в зависимости от использования.

Принципы энергосистемы - VK Mehta

Практическая защита энергосистемы - Марк Браун, LG Hewitson

Сообщите нам, если у вас есть какие-либо вопросы по этой теме, и оставьте свои отзывы в комментариях .

Наем профессионального инженера-электрика для проведения анализа вспышки дуги и Исследование короткого замыкания - отличный способ обеспечить безопасность вашего предприятия и рабочих от нежелательных инцидентов.

AllumiaX, LLC - один из ведущих поставщиков исследований энергосистем на северо-западе. Наши непревзойденные услуги и опыт сосредоточены на обеспечении адекватного анализа вспышки дуги , Переходной стабильности , потока нагрузки , демпфирующего контура , короткого замыкания , Координация , Сеть заземления и Качество электроэнергии .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *