Выбор аппарата защиты от сверхтока.

Аппаратами защиты от сверхтоков (токов короткого замыкания и перегрузки) являются автоматические выключатели, дифференциальные автоматические выключатели и предохранители.

 

В соответствии с п. 433.1 ГОСТ 30331.5-95 устройства защиты должны отключать любой ток перегрузки, протекающий по проводникам, раньше чем такой ток мог бы вызвать повышение температуры проводников, опасное для изоляции, соединений, зажимов или среды, окружающей проводники.

 

Поэтому необходимо обеспечить согласованность выбранных проводников и аппаратов защиты. Такая согласованность в соответствии с п.433.2 ГОСТ 30331.5-95 должна обеспечиваться выполнением следующих двух условий:

1) I_р ⩽ I_нз⩽ I_д

2) I_срз⩽1,45I_д

 

где:

• I_р — Расчетный (рабочий) ток сети;
• I_нз — Номинальный ток аппарата защиты;
• I_д — Допустимый длительный ток кабеля;
• I_срз — Ток обеспечивающий надежное срабатывание аппарата защиты, его принимают равным:
  • — Току срабатывания при заданном времени срабатывания для автоматических выключателей;
  • — Току плавления плавкой вставки при заданном времени срабатывания для предохранителей.

 

 
На токе срабатывания автоматического выключателя остановимся более подробно, для исключения разночтений данного требования:

В соответствии с п. 3.5.16 ГОСТ Р 50345-99 Установленное значение тока, вызывающее расцепление выключателя в пределах заданного времени — это так называемый условный ток расцепления, который согласно п. 8.6.2.3 для автоматического выключателя равен 1,45 его номинального тока.

 

Таким образом вышеприведенное условие №2 для автоматических выключателей будет иметь следующий вид:

 

1,45I_нз⩽1,45I_д

т.к. коэффициент 1,45 находится и в левой, и в правой частях данного уравнения его можно сократить (1,45I_нз⩽1,45I_д) в результате условие №2 для автоматических выключателей примет вид:

 

I_нав⩽I_д

где: I_нав — номинальный ток автоматического выключателя

 

т.е. номинальный ток автоматического выключателя должен быть меньше либо равен длительно допустимому току кабеля, что в свою очередью является частью первого условия. Таким образом проверять автоматические выключатели по условию №2 не требуется.

 

Примечание: Защита выбранная по вышеприведенной методике в соответствии с п.433.2 ГОСТ 30331.5-95 не обеспечивает полной защиты в некоторых случаях, например от длительного сверхтока, меньшего по значению, чем I_срз, и не всегда обеспечивает экономически целесообразное решение.

При этом предполагается, что электрическая сеть спроектирована так, что небольшие перегрузки с большой продолжительностью будут иметь место не часто.

Важно! В случае если в рассчитываемой сети могут иметь место небольшие перегрузки в течении длительного периода времени автоматический выключатель для ее защиты следует выбирать исходя из следующих условий:

1) I_р ⩽ I_нав

2) 1,13I_нав⩽ I_д

т.е. расчетный ток сети должен быть меньше либо равен, номинальному току автоматического выключателя, а номинальный ток автоматического выключателя умноженный на коэффициент 1,13 должен быть меньше либо равен длительно допустимому току кабеля.

ВЫВОД: Исходя из вышесказанного, номинальный ток автоматических выключателей, предназначенных для защиты сети от перегрузки, должен выбираться по следующим условиям:

• для сетей в которых исключена возможность возникновения небольших но продолжительных перегрузок:

I_р ⩽ I_нав⩽ I_д

 

• для сетей в которых могут иметь место небольшие но продолжительные перегрузки:

1) I_р ⩽ I_нав

2) 1,13I_нав⩽ I_д

 

• I_р — Расчетный (рабочий) ток сети;
• I_нав — Номинальный ток автоматического выключателя
• I_д — Допустимый длительный ток кабеля;

Выбор номинального тока автоматического выключателя производится исходя из приведенных выше условий из ряда стандартных значений, при этом согласно пункту 3.1.4. ПУЭ номинальный ток аппарата защиты следует выбирать по возможности наименьшим по расчетному току сети.

 

 

Расчет и выбор аппарата защиты сети от тока короткого замыкания (тока КЗ):

Согласно пункту 3.1.8. ПУЭ электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения. При этом указано, что надежное отключение поврежденного участка сети обеспечивается, если отношение наименьшего расчетного тока КЗ к номинальному току плавкой вставки предохранителя или расцепителя автоматического выключателя будет не менее значений, приведенных в пункте 7.3.139, в соответствии с которым ток однофазного КЗ, должен превышать не менее чем в 4 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя и не менее чем в 6 раз ток расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратнозависимую от тока характеристику.

 

Таким образом согласно ПУЭ аппараты защиты от тока короткого замыкания следует выбирать исходя из следующих условий:

 

• для предохранителей:

4I_нп ⩽ I_1кз

• для автоматических выключателей:

6I_нав ⩽ I_1кз

 

где:

• I_нп — номинальный ток плавкой вставки предохранителя
• I_нав — номинальный ток автоматического выключателя
• I_1кз — ток однофазного короткого замыкания

 

Однако в том же пункте (3.1.8.) ПУЭ дана ссылка на пункт 1.7.79. в котором говорится, что в системе TN время автоматического отключения питания не должно превышать следующих значений:

• 0,4 секунды — в групповых сетях
• 5 секунд — в распределительных сетях

 

 

Примечание: При определенных условиях допускается в сетях питающих только стационарные электроприемники от распределительных щитов время отключения более 0,4 секунды, но не более 5 секунд (в настоящей статье данный вопрос не рассматривается, подробнее об этом вы можете прочесть в пункте 1.7.79 ПУЭ).

 

 

Изучив время-токовые характеристики автоматических выключателей можно увидеть, что выбранные, по приведенной выше методике (6I_нав ⩽ I_1кз), автоматические выключатели не всегда будут способны обеспечить требуемое время автоматического отключения в групповой сети (0,4 секунды). Поэтому для выбора защиты групповых сетей от тока КЗ целесообразно использовать следующее условие:

 1,1I_мр ⩽ I_1кз

 

где:

• I_1кз — ток однофазного короткого замыкания;
• 1,1 — коэффициент запаса — учитывает погрешность расчета, отклонение величины питающего напряжения и т.д. (может применяться другое значение коэффициента запаса, однако оно в любом случае не должно быть меньше чем 1,1)
• I_мр— максимальный ток мгновенного расцепления — зависит от характеристики срабатывания автоматического выключателя и составляет:
  • при характеристике «B» — 5I_{ном.автомата}
  • при характеристике «C» — 10I_{ном.автомата}
  • при характеристике «D» — 20I_{ном.автомата}