Если вы часто имеете дело с электрощитами, то вам наверняка знакома ситуация, когда при коротком замыкании где-нибудь в розетке могут отключиться и групповой, и вводной автоматические выключатели. Такое дублирование свидетельствует о том, что некорректно рассчитана селективность работы аппаратов защиты. И последствия могут быть крайне негативными.
Например, в квартире или частном доме отключение всей электросети может грозить разморозкой холодильника летом и заморозкой отопительной системы зимой. Со всеми вытекающими последствиями…
В промышленности или сфере здравоохранения последствия ложного аварийного отключения могут привести к значительным материальным потерям и даже угрожать человеческим жизням.
Почему отключается вводной автоматический выключатель?
Объяснить такое неприятное явление можно только отсутствием селективности по току. В данном случае селективность – это отключение при появлении сверхтока только «проблемной» линии. Вышестоящий автоматический выключатель должен питать остальные линии, на которых рабочий ток не превышает номинальный.
Почему же при коротком замыкании селективность часто не соблюдается и вводной автомат отключается? Ведь, как правило, его номинал выше, чем номинал группового выключателя. Например, встречаются ситуации, когда при КЗ одновременно выключаются нижестоящий АВ с номинальным током 16 А и вышестоящий (вводной) АВ с номиналом 40 А. При этом их время-токовые характеристики (ВТХ) могут быть и разными, и одинаковыми.
Ответ на вопрос кроется в простом факте: и нижестоящий, и вышестоящий автоматические выключатели имеют в своей конструкции электромагнитный расцепитель, который срабатывает мгновенно (за время порядка длительности одного периода).
Если значение сверхтока соответствует диапазону мгновенного срабатывания двух или трех автоматических выключателей, включенных последовательно – они отключатся. При этом никакой задержки по времени отключения не будет.
Если же ВТХ таковы, что сверхток может привести к отключению вышестоящего автомата только по тепловому расцепителю, это приведёт к временной задержке. В статье идет речь только о работе электромагнитных расцепителей.
Подробная информация по требованиям к время-токовым характеристикам АВ приведена в ГОСТ IEC 60898-1-2020, а также в статьях на нашем канале:
Какие типы селективности бывают?
Прежде чем говорить о типах селективности, нужно сказать о координации защитных устройств – правилах, которые разработаны с целью облегчить выбор аппаратов защиты, удовлетворяющих требованиям селективности и резервной защиты различных типов установок.
Выделяют следующие типы координации:
– токовая селективность;
– временная селективность;
– зонная селективность;
– энергетическая селективность;
– резервная защита (каскадирование).
В общем случае для модульных автоматических выключателей и автоматических выключателей дифференциального тока можно обеспечить только токовую селективность и резервную защиту.
Согласно ГОСТ IEC 60947-1 и ГОСТ IEC 60947-2, существует несколько типов токовой селективности:
Полная селективность — это селективность по сверхтокам, когда при последовательном соединении двух аппаратов защиты от сверхтоков аппарат со стороны нагрузки осуществляет защиту без срабатывания второго аппарата защиты. Полная селективность будет обеспечиваться для любого сверхтока, возможного в электроустановке.
Частичная селективность означает, что при последовательном соединении двух аппаратов защиты от сверхтоков аппарат со стороны нагрузки осуществляет защиту до определенного уровня сверхтока без срабатывания второго защитного аппарата. Этот пороговый сверхток называется предельным током селективности Is.
Резервная защита — согласно ГОСТ IEC 60947-1, п. 2.5.24, это координация двух устройств для защиты от сверхтоков, соединенных последовательно. При этом защитное устройство, расположенное, как правило, но необязательно на входе, осуществляет защиту от сверхтока с помощью или без помощи второго защитного устройства, предотвращая его чрезмерную нагрузку. Значение тока, выше которого обеспечивается защита, называется током координации Ib.
Как проводить расчеты селективности?
Логично, что селективность может соблюдаться при определенном сверхтоке и значениях тока отключения электромагнитных расцепителей. Сейчас мы расскажем, как определить – будут выполняться требования селективности или нет?
Для начала нам нужны исходные данные:
1. Номинал и тип характеристики отключения (тип кривой срабатывания) вышестоящего АВ. По этим данным определяется параметр Isd выс – максимальный сверхток, при котором АВ не отключится по электромагнитному расцепителю. Пример для понимания. Для АВ с In = 20 А и характеристикой отключения С получаем Isd выс = 100 А, поскольку согласно ГОСТ IEC 60898-1-2020 (табл.7) для типа С срабатывание электромагнитного расцепителя может начинаться только с токов выше 5 In.
2. Номинал и тип характеристики отключения нижестоящего АВ. Из них определяется параметр Isd ниж – сверхток, начиная с которого электромагнитный расцепитель гарантированно должен сработать. В той же таблице для характеристики отключения В указано, что это значение равно 5 In. Если для примера взять АВ В6, для него получаем Isd ниж = 30 А.
3. Ток короткого замыкания Iкз.
Далее действуем следующим образом. Проверяем условия:
In выс / In ниж ≥ 2,5
и
Isd выс / Isd ниж ≥ 2
Коэффициенты 2,5 и 2 определены опытным путем с учетом возможных разбросов характеристик, влияний температуры и т.п. Чтобы гарантировать, что наши расчеты совпадут с практическими результатами, мы рекомендуем использовать именно эти значения.
Как вы догадались, примеры с АВ С20 и В6 взяты не с «потолка», поэтому в нашем случае оба эти условия выполняются.
Теперь мы подошли к последнему шагу: если условия выполняются, то можно уверенно сказать, что мы нашли предельный ток селективности, который равен параметру Isd выс.
Итог: чтобы селективность для выбранной пары АВ выполнялась, нужно, чтобы сверхток (Iкз) не был больше предельного тока селективности Is. В данном случае выключится только нижестоящий АВ В6, если Iкз ≤ Is = Isd выс = 100 А.
Откуда брать данные для расчета?
Параметры, которые относятся к автоматическим выключателям, легко рассчитать на основе информации, приведенной в ГОСТ или в руководствах по эксплуатации от производителя. Но откуда брать значение тока короткого замыкания?
Ток КЗ можно узнать двумя способами. Первый – теоретический. Существуют методики расчета тока КЗ и различные онлайн-сервисы. Для их применения нужно, в свою очередь, знать много других данных. Но никакая формула не учтёт реальной жизни – например, подгоревший контакт или заниженное сечение токопроводящей жилы в проводе удлинителя.
Поэтому существует второй способ – измерение тока короткого замыкания специальными приборами. Этот способ обеспечивает более точное определение тока КЗ.
Особенности расчета селективности силовых автоматических выключателей
Большинство силовых АВ в литом корпусе, выпускаемых IEK, имеют возможность гибкой регулировки основных точек ВТХ. Благодаря этому можно легко обеспечить не только токовую, но и временную селективность.
Подробно об этом мы говорили в статьях про селективность силовых АВ:
Таблицы селективности
Как видно, выбор пары АВ для обеспечения селективности – это задача перебора (последовательных итераций), которая может занять много времени. Чтобы облегчить жизнь проектировщикам, мы составили таблицы селективности, их можно скачать с сайта iek.ru (Поддержка - Подбор оборудования - Типовые решения и расчётные таблицы).
Инструкция по пользованию таблицами приведена там же.
Для приведенной выше пары АВ С20 – В6 пример работы с таблицей будет выглядеть так:
Кстати, недавно на нашем канале была небольшая статья, где мы на примере рассказывали, как пользоваться таблицами селективности.
При помощи таблиц селективности решается и обратная задача – определение возможности селективности для данной пары АВ при определенном токе КЗ.
В следующей статье мы расскажем про наш новый калькулятор селективности. Благодаря ему можно много узнать про селективность конкретных моделей и номиналов автоматических выключателей. При этом не нужно изучать никакие таблицы, достаточно ввести нужные данные. Кому не терпится проверить в работе наш калькулятор селективности прямо сейчас, вот ссылка.
Если статья понравилась, и вы ждёте продолжения – поставьте лайк и не забудьте проверить подписку на канал. А если появились вопросы – задавайте их в комментариях, мы обязательно ответим!
Реклама ООО "ИЭК ХОЛДИНГ" ИНН 7724635872 erid: 2VtzqusD81a
