Зачастую потребитель, не зная многообразие выбора низковольтной отечественной и зарубежной аппаратуры, выбирает наиболее распространённый, разрекламированный продукт с доступной информацией. Другие же производители, не имеющие ярких буклетов, но обладающие тем же набором функций и не уступающие им по качеству, остаются в стороне.
Одним из таких продуктов является автоматический выключатель (АВ). Как выбрать АВ, каковы их главные особенности и где находят им применение – эти и другие вопросы попытаемся решить в этой статей.
Автоматический выключатель – это контактный коммутационный аппарат, способный включать, проводить и отключать токи при нормальных условиях в цепи, а также включать, проводить в течение заданного времени и отключать токи при оговоренных аномальных условиях в цепи, например короткого замыкания (КЗ).
Существует несколько разновидностей АВ. Если идти от простого к сложному, то выделяют: модульные АВ, АВ в литом корпусе, воздушные АВ. Последние два типа можно объединить в одну группу, АВ блочного типа, так как они оба могут комплектоваться дополнительными блоками и имеют схожий функционал, но об этом подробнее в других статьях. Здесь же мы постараемся осветить главные критерии выбора АВ любого из представленных типов со ссылками на нормативно-технические документы.
ПОРЯДОК ВЫБОРА И ПРОВЕРКИ АВТОМАТА:
1) Определение суммарной нагрузки потребителей (Sпотр, Вт), питаемых через АВ.
2) Определение расчётного тока с учётом поправочных коэффициентов (одновременности Ко, использования Ки и спроса Кс)
Iрасч = Ко∙Sпотр/Uф, А.
Как определить значения этих коэффициентов, подробно описано, в частности, в СП-31-110 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий», техническом циркуляре ВНИГМ Тяжпромэлектропроект №359-92 «Указания по расчёту электрических нагрузок» и «Руководстве по устройству электроустановок. Шнейдер Электрик. 2019». Максимальное значение этих коэффициентов равно единице.
3) Отстройка тепловой защиты (номинала АВ Iном.АВ, А) от расчетного тока Iрасч – путем увеличения полученного значения на 10-30%.
Конечный «процент» зависит от характера нагрузки и обозначается коэффициентом надёжности Кн. Его значение можно определить по табл. 8.6 Кабышев, Обухов «Расчет и проектирование систем электроснабжения объектов и установок. 2006». Например, для ламп накаливания можно принять Кн = 1, для группы потребителей – 1,1, а для светильников с лампами ДЛР – 1,3
Iном.АВ = 1..1,3∙ Iрасч, А.
4) Координация АВ с отходящим (защищаемым) кабелем (шинами)
Iном.АВ = 80%∙ Iдоп, А,
где Iдоп – длительно допустимый ток кабеля (шин).
5) Проверка на отключающую способность.
Согласно требованиям норм аппарат защиты должен выдержать отключение сквозного тока короткого замыкания, пройденного через него, и остаться в работоспособном состоянии.
Проверка осуществляется по максимальному току КЗ за аппаратом. У большинства АВ отключающая способность маркируется значением в Амперах или буквой на фасадной стороне устройства.
Если в характеристиках защитного устройства указывается два параметра (номинальная рабочая Ics и номинальная предельная Icu отключающие способности), то выбирать защитное устройство необходимо по минимальному значению (рабочей отключающей способности Ics). Допускается выбор по предельной отключающей способности, если аппарат не является вводным (ГОСТ Р 50571.5.53-2013 п.533.3)
Ics(cu) > Iкз, кА.
6) Проверка на чувствительность.
При проверке рассматривается минимальный ток КЗ (чаще всего однофазный) в конце защищаемого участка. Минимальное значение коэффициента чувствительности Кч регламентировано Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей, Приложение 3 п.28.4 и не должно быть меньше 1,1
Iкз/Iто.АВ ≥ 1,1,
где Iто– ток срабатывания токовой отсечки (ТО) АВ. У модульных АВ, с наиболее распространённой характеристикой «С», Iто лежит в диапазоне 5..10∙Iном.АВ, у блочных – может регулироваться.
Но согласно п.7.2.1.2.4 и п.8.3.3.1.2 ГОСТ Р 50030.2-2010, задающего требования к АВ, расцепитель токов КЗ должен вызывать размыкание выключателя с максимальной погрешностью 20% и срабатывание расцепителей токов КЗ проверяется при 120 % уставки. То есть при Кч < 1,2 срабатывание автоматов не гарантируется. В соответствии с этим разные источники рекомендуют принимать значение Кч от 1,4 до 1,5 или даже до 1,7. Мы же рекомендуем принимать коэффициент чувствительности, равный или больший 1,4, для автоматов с номинальным током до 100 А и 1,25 – для прочих АВ (как в типовом проекте 12640тм т.1 1985г.)
Iкз/Iто.АВ ≥ 1,4 (для Iном.АВ < 100 А),
Iкз/Iто.АВ ≥ 1,25 (для Iном.АВ ≥ 100 А).
7) Проверка на селективность.
Селективность – это координация рабочих характеристик двух или нескольких устройств для защиты от сверхтоков с таким расчетом, чтобы в случае возникновения сверхтоков в пределах указанного диапазона срабатывало только устройство, предназначенное для оперирования в данном диапазоне, а прочие не срабатывали.
Для соблюдения селективности с токовыми отсечками выше- и нижестоящих аппаратов защиты вводят коэффициент согласования Kcогл, равный 1,3..1,5
Iто.ниж∙1,3..1,5 ≤ Iто.АВ≤ Iто.выш/1,3..1,5,
либо выбирают автоматы одного производителя на основе заводских таблиц координации устройств. Такие таблицы рекомендуют последовательно устанавливать аппараты, отличающиеся не менее чем на две ступени по шкале номинальных токов (например, 40 и 25 А, а не 32 и 25 А).
Для согласования по времени можно «замедлить» срабатывание ТО вышестоящего аппарата на ступень селективности ∆t. Чаще всего такая поправка вводится в секционных (СВ) и вводных (ВВ) выключателях, её значение принимается равным 0,1..0,2 с
tто.вв= tто.св+ ∆t= 0,1 + 0,1 = 0,2 с.
Итоговое значение времени срабатывания АВ не должно превышать предела в 0,5 с, налагаемого требованиями ПУЭ и ГОСТ Р 50571.3 к распределительной линии. Хотя этими же НТД допускается увеличение времени отключения до 5 с в цепях, питающих распределительные, групповые, этажные и др. щиты и щитки.
Введение данного коэффициента Kcогл и ступени ∆t конечно способствует селективному срабатыванию аппаратов при КЗ, но достоверную картину правильного выбора автоматов может показать только карта селективности. Поэтому Заказчики часто требуют её отражения в проекте.
Очень подробно про селективность написано в методичке АББ «Селективность АВ АББ в сетях низкого напряжения» 2007 года, где авторы выделяют также токовую, временную, энергетическую и зонную селективности.
Соблюдая все указанные выше пункты при выборе и проверке АВ, нужно помнить также незначительную их особенность. А именно то, что минимальный ток срабатывания АВ при перегрузке равен 1,15..1,35-кратному номинальному току, то есть при переходе номинального порога автомата током нагрузки ещё не гарантируется его срабатывание.
В этой статье мы не коснулись вопроса количества полюсов АВ (нужно ли устанавливать двух- и четырёхполюсные АВ в однофазной и трёхфазной сети соответственно), не рассмотрели так называемые быстродействующие (токоограничивающие) выключатели, дифавтоматы и многое другое. Планируем коснуться этого позже. Разнообразие автоматов представлено в следующих статьях серии.
ВЫВОД.
Выбор автоматического выключателя – это довольно непростая задача, требующая тщательного анализа. От того, как он будет проведён, зачастую зависит надёжность электроснабжения и бюджет Заказчика.
Надеемся, что данная статья позволит наиболее объективно подойти к выбору автоматов не только простому обывателю, далёкому от всех нюансов электротехники, но и энергетику, имеющему большой профессиональный опыт проектирования, монтажа или эксплуатации электрооборудования.
Разнообразие автоматов можно найти в наших материалах на сайте Энергетик.ру
