В этой статье мы расскажем, что такое ток короткого замыкания и номинальная отключающая способность. На примере выключателя ВА47-150 IEK® будет показано, как эти параметры влияют на выбор автоматического выключателя. В статье приведены практические рекомендации и примеры по выбору АВ по их номинальной отключающей способности.
Короткое замыкание (КЗ) – самая серьезная авария в электроустановке. Последствия этой аварии могут быть самые тяжелые, вплоть до взрыва, пожара и долгого затратного ремонта. При коротком замыкании вся энергия источника (которым обычно является трансформатор на подстанции) расходуется не по назначению – на нагрев проводов, клемм, контактов.
Ток короткого замыкания – это ток, максимально возможный в конкретной цепи. Поэтому очень важно мгновенно разорвать цепь и отключить участок, на котором произошло короткое замыкание.
Давайте разберемся, как грамотно защитить распределительные и групповые цепи электроустановок от короткого замыкания.
Ток короткого замыкания в теории и на практике
Существуют довольно сложные методики расчета тока короткого замыкания в питающей линии на этапе проектирования, которые мы тут приводить не будем.
В работающих сетях ожидаемый ток короткого замыкания вычисляется по закону Ома.
Определенно можно сказать, что величина тока КЗ на практике зависит от внутреннего сопротивления питающего трансформатора и от сопротивления линии. Иными словами, чем больше мощность трансформатора на трансформаторной подстанции (ТП) и чем меньше длина линии от ТП до места возникновения короткого замыкания – тем больше ток КЗ.
Для примера – низкий ток КЗ (не более 1 кА) обычно бывает в домах частного сектора, когда расстояние от трансформатора до домашнего электрощитка может исчисляться километрами, а площадь сечения проводов и переходное сопротивление контактов оставляют желать лучшего.
И совсем другая картина – на объектах с высокими нагрузками, таких, как промышленные предприятия и торгово-офисные центры. Обычно на их территории при строительстве устанавливают новую мощную ТП и прокладывают кабели достаточного сечения. И тогда ток КЗ может достигать десятков кА. В этих случаях ток КЗ рассчитывается при проектировании объекта либо может быть измерен с помощью специальных приборов.
При выборе автоматических выключателей для каждого участка цепи следует учитывать, что ожидаемый ток короткого замыкания уменьшается при удалении от понижающего трансформатора. Каждое контактное соединение и метр провода увеличивают сопротивление цепи и уменьшают ток короткого замыкания.
Т.е. в рамках одного объекта ток КЗ может достигать нескольких десятков кА вблизи понижающего трансформатора, но в розетке на этом же объекте не превышать нескольких сотен ампер.
Что такое отключающая способность автоматического выключателя?
Номинальная отключающая способность говорит о токе короткого замыкания, при котором АВ должен не только отключить нагрузку (при помощи электромагнитного расцепителя), но и остаться работоспособным.
Основной критерий выбора силового АВ, питающего кабельную линию или электрощит – обеспечение достаточной отключающей способности. Понятно, что для нормальной работы отключающая способность АВ должна быть выше, чем расчетный ток короткого замыкания.
Как же выбрать автоматический выключатель по параметру номинальной отключающей способности?
С одной стороны, для гарантированного отключения линии ток КЗ должен быть в несколько раз больше тока электромагнитного расцепителя АВ (ПТЭЭП п.3.6, ПУЭ п.7.3.139).
С другой стороны, если расчетный или измеренный ожидаемый ток КЗ в линии гораздо больше отключающей способности АВ, то выключатель не сможет в случае аварии выключить этот ток, и может произойти взрыв и пожар.
Именно поэтому в таких важных случаях для правильного выбора автоматического выключателя необходимо знать ток КЗ на участке цепи, который он защищает.
Что такое характеристики отключения В, С, D
Для грамотного подбора автоматического выключателя необходимо также учитывать и характеристику отключения. Ее тип обозначается прямо на лицевой панели выключателя буквами B, C или D. Ориентируясь на эту маркировку, вы можете понять, каким образом сработает электромагнитная защита при коротком замыкании. Автоматические выключатели типа B отключатся при превышении номинального тока в 3-5 раз, устройства типа C – в 5-10 раз, типа D – в 10-15 раз.
В домашних щитках обычно рекомендуется устанавливать автоматические выключатели с характеристикой расцепления типа С – они менее чувствительны и не подвержены ложным срабатываниям из-за пусковых токов, которые возникают при включении бытовых электроприборов.
Но в некоторых случаях, на линиях с низким током КЗ, предпочтительнее выключатели с характеристикой расцепления типа В.
Для примера рассмотрим случай, когда КЗ произошло в линии, защищенной АВ с номинальным током 25 А и характеристикой отключения С. В этом случае электромагнитный расцепитель может сработать мгновенно в диапазоне от 125 до 250 А. Но при токе КЗ 100 А он не сработает. Линию отключит тепловой расцепитель, однако он не обеспечит нужного быстродействия.
Если использовать АВ с тем же номинальным током и характеристикой В, вероятность его отключения за счет электромагнитного расцепителя гораздо выше (ток расцепления от 75 до 125 А).
Почему ВА47-150 IEK®?
Автоматический выключатель ВА47-150 IEK® предназначен, как и любые другие модульные АВ, для защиты электрических цепей от сверхтоков, но при этом обладает большими габаритами и ценой. В чем же его отличие от других подобных устройств?
Внимательные читатели догадались, что основное преимущество ВА47-150 IEK® – высокая номинальная отключающая способность, равная 15 кА. И при этом он имеет модульное исполнение, что позволяет экономить место в электрощите.
ВА47-150 IEK® выпускается в 1, 2, 3 и 4-полюсном модульном исполнении, с двумя характеристиками отключения – С и D. Ряд номинальных токов (63, 80, 100, 125 А) говорит о том, что он предназначен для относительно высоких нагрузок в десятки киловатт. А это – лестничные площадки и подъезды квартирных домов, магазины и кафе, небольшие производственные линии.
Плюсом ВА47-150 IEK® является компактность – наряду с другими автоматическими выключателями он может быть установлен в электрощит на DIN-рейку.
Учитывая отключающую способность ВА47-150 IEK®, он устанавливается там, где расчетный ток КЗ не превышает 10-12 кА (рекомендуем учитывать запас). Обычно такого значения ток КЗ может достигать в тех местах, где от ТП до нагрузки – десятки и сотни метров, а сечение кабеля выбрано в соответствии с номинальным током АВ и допустимым падением напряжения.
Где устанавливается ВА47-150 IEK®
Повторимся – для обеспечения безопасности и правильного выбора модели АВ нужно знать значение тока КЗ на данном участке цепи. Допустим, расчетный или измеренный ток КЗ равен 10 кА. Это означает, что ВА47-150 IEK® гарантированно отключит цепь при КЗ, имея запас по отключающей способности.
При этом значения тока КЗ вполне хватит, чтобы сработал электромагнитный расцепитель. Эти слова можно подкрепить примером самого «тяжелого» случая для ВА47-150 IEK® с номинальным током 125 А и характеристикой срабатывания D. Согласно времятоковым характеристикам, для мгновенного расцепления может понадобиться 2,5 кА. Это означает, что тока КЗ 10 кА хватит с 4-кратным запасом.
На что можно заменить ВА47-150 IEK®
Установка ВА47-150 IEK® оправдана там, где максимальный ток КЗ может принимать значения 10-15 кА.
Если ток КЗ имеет значение менее 10 кА, то ВА47-150 можно заменить на его «меньшего собрата» ВА47-100 IEK®, который при тех же характеристиках имеет меньшую отключающую способность – 10 кА. Такая замена оправдана меньшей стоимостью ВА47-100.
Если ток КЗ больше 15 кА, то используются силовые автоматические выключатели в литом корпусе, например, ВА88-32, имеющие номинальную отключающую способность 25 кА.
Про это устройство промышленной серии мы недавно опубликовали статью.
Также рекомендуем прочитать нашу обзорную статью о характеристиках модульных автоматических выключателей: ВА47-29, ВА47-60М, ВА47-100, ВА47-150 – размер имеет значение!
Где обычно устанавливают ВА47-150 IEK®
Выше мы приводили критерии выбора, а сейчас расскажем о возможных местах установки ВА47-150 IEK®.
В распределительных сетях. ВА47-150 может быть установлен во вводно-распределительных устройствах (ВРУ) и главных распределительных щитах (ГРЩ). На нижние клеммы подключается фидер (кабель), который поставляет электроэнергию к электрощитам с групповыми автоматами.
В групповых сетях. ВА47-150 применяется в электрощитах в качестве вводного или группового автомата в случае высоких нагрузок и высоких требований к отключающей способности.
Вводной АВ защищает от КЗ в щитке, где достаточно высокий ток короткого замыкания, и «подстраховывает» групповые выключатели, если они по какой-то причине не сработают.
Обычно для защиты групповых линий используются аппараты с меньшей отключающей способностью, т.к. каждые 100 м кабеля, подключенного к этим аппаратам, уменьшают ток КЗ на концах кабелей в 2-3 раза. Поэтому, если ВА47-150 установлен на вводе, то логично в качестве групповых выключателей использовать ВА47-100 или ВА-60М, поскольку ток КЗ в линии всегда ниже, чем на вводе.
В обратной ситуации, когда ВА47-150 IEK®установлены как групповые, в качестве вводного автоматического выключателя необходимо устройство с бОльшей отключающей способностью, например, ВА88-32 IEK®, о котором мы говорили выше.
Дополнительные устройства
Как и у других моделей, у ВА47-150 IEK® имеются дополнительные устройства, которые присоединяются к корпусу безвинтовым способом.
· РН47-150 – независимый расцепитель, дистанционно отключающий ВА47-150. Для отключения необходимо подать на катушку расцепителя номинальное напряжение 230 В.
· РММ47-150 – расцепитель минимального и максимального напряжения. Выключает ВА47-150 при выходе напряжения за установленные пределы.
· КС47-150 – контакт состояния, передающий сигнал о включении или выключении ВА47-150 в цепи управления и сигнализации.
Вывод
ВА47-150 IEK® – серьезное силовое устройство, которое при грамотном расчете и правильной установке надежно защитит распределительные и групповые сети от перегрузок и коротких замыканий.
Хотите всегда получать актуальную информацию из мира электротехники? Подписывайтесь на наш канал! Ставите лайки!