Буквально на днях мне довелось стать свидетелем нешуточного спора между коллегами. Речь шла о выборе автоматического выключателя, а именно – почему автомат с отключающей способностью 6 кА предпочтительней автомата на 4,5 кА?
Один говорил, что токи больше 1000 А в быту не встречаются, и 4,5 кА вполне достаточно, а 6 кА - избыточно. Другой говорил, что для него главное - качество и надежность, а по цене отличие небольшое.
Тема интересная, тем более что в споре были приведены аргументы и контраргументы, достойные внимания. Решил разобраться в вопросе и добавить пруфов в виде документов. В результате получилась неплохая, на мой взгляд, статья. Кто же прав, а кто нет - решать вам. Пишите в комментариях.
Что написано на автоматах?
Для начала, что за числа указаны в рамках на передней панели автоматов?
Это - номинальная наибольшая отключающая способность. Параметр Icn в модульных автоматах в 99,9% случаев равен 4,5, 6 и 10 кА.
Именно про эти числа мы и поговорим в статье.
Чуть-чуть терминологии
Стоит сказать, что наибольших отключающих способностей у модульных автоматов три:
- номинальная Icn,
- предельная Icu,
- рабочая Ics.
В п.5.2.4 ГОСТ IEC 60898-1-2020 сказано, что Icn - это значение Icu, указанное изготовителем, что бы это ни значило. Можно было бы развить эту тему, но для автоматов на 4,5 и 6 кА значения этих параметров равны, поэтому будем говорить просто наибольшая отключающая способность, или "отключающая способность", или "ПКС" (предельная коммутационная способность), как любят говорить электрики старой закалки.
Тонкости измерения отключающей способности
Вполне логично предположить, что отключающая способность автомата — это максимальный ток, при котором коммутационный аппарат сможет отключиться и разорвать электрическую цепь. Эта характеристика указывает на уровень защиты электрической системы от коротких замыканий и перегрузок.
Вроде бы всё правильно и логично. Однако, хочется конкретики. Что говорят об этом НТД? Обратимся к действующему ГОСТ IEC 60898-1-2020, которому должны соответствовать все современные модульные автоматы.
Находим пункт 3.5.5.1, где есть определение, а также говорится о том, что предельная наибольшая отключающая способность определяется согласно конкретного цикла испытаний (он указан в таблице 19).
Но нас интересует номинальная наибольшая отключающая способность, методика её проверки изложена в п.9.12.11.4.3:
- О - отключение при подаче тока, равного Icn другим вспомогательным выключателем,
- СО - включение "сразу на КЗ"
Если упростить и сказать своими словами, то автомат соответствует заявленной отключающей способности Icn, если он дважды выдержит ток короткого замыкания, равный этой величине.
Как понять, что автомат прошёл испытания? Во первых, он должен выключиться во второй раз. Во вторых, он не должен иметь внешних повреждений (оплавлений, и т.д.). В третьих, у него должна отрабатывать тепловая защита (расцепитель) в соответствии с ВТХ. Кому нужны подробности - см.п.9.12.12.
Что делать с автоматами после КЗ?
Можно сделать вывод, что при коротком замыкании, равном 4,5 кА, автомат с Icn=4,5 кА должен отключиться не менее двух раз, ну а дальше выключатель требуется заменить. На заводах, фабриках или других промышленных предприятиях проводятся проверочные плановые работы, в том числе и испытания аппаратов защиты и, соответственно, замена автоматов, вышедших из строя.
Надо отметить, что в отличие от промышленных, автоматический выключатель бытового назначения предназначен для квартиры или дома. Там такие аппараты ставятся обычно на весь срок эксплуатации, который, как правило, составляет от 20 и до 30 лет. А в реальности он может достигать вообще 50 лет.
Я думаю, что найдутся читатели, у которых ещё установлены советские большие аппараты, чёрного цвета в своих квартирах. Как это было у меня:
Так вот, автоматические выключатели, как правило, ставятся на весь срок эксплуатации и, соответственно, должны обеспечивать защиту на период полной эксплуатации автоматического выключателя. Ведь никто не будет измерять реальный ток КЗ и количество срабатываний, и уж тем более планово менять автоматы.
Уже только поэтому автоматы с большей отключающей способностью предпочтительнее.
Чем больше, тем лучше!
Конечно же, мы знаем, что в реальных условиях, например, в квартире, ток короткого замыкания будет меньше 6 кА. Обычно для квартиры со средним потреблением электроэнергии, находящейся на среднем удалении от комплектной трансформаторной подстанции, этот параметр будет составлять примерно 1 кА, то есть в 6 раз меньше.
Условимся в дальнейших расчетах принимать ток КЗ равным 1 кА. Хотя, реально в месте КЗ максимальный ток в лучшем случае может достигать 500 А.
Тут я писал, почему так важен параметр тока КЗ:
А тут - как я измерял ток КЗ у себя в квартире и на даче:
Теперь вопрос: а что в основном воздействует на контактную систему автоматов при коммутации? Разумеется, при размыкании контактов появляется электрическая дуга, а это значит, что тепло, которое выделяется при её горении, в основном и воздействует на контактную систему.
Количество тепла можно вычислить по закону Джоуля — Ленца:
Q=R*I2*t (Дж)
где:
R – сопротивление проводников, Ом;
I – сила тока, А;
t – время протекания тока, с.
Из формулы видим, что количество тепла зависит квадратично от силы тока.
Другими словами, это означает, что при уменьшении силы тока в 6 раз, количества тепла, которое может при этом выделятся, будет уже намного меньше, а именно в 36 раз! Значит, и ресурс автомата увеличивается в таком случае также в 36 раз. В переводе на значение тока в 1 кА, получаем, что автомат с Icn = 6 кА может выдержать 72 коротких замыкания, и только после этого имеет право "откинуться".
Разумеется, что 72 КЗ в обычной квартире за весь срок службы электропроводки, навряд ли когда-нибудь могут произойти. Даже если ток КЗ будет несколько больше, то это не должно радикально сказаться на сроке службы автомата и на его отключающей способности. Значит, такой запас по прочности вполне достаточен для обычных условий эксплуатации.
Рассчитаем предельное значение количества КЗ, которое может выдержать автомат, с номинальной наибольшей отключающей способностью, равной 4,5 кА.
Получаем примерное значение в 40 КЗ, которое может без проблем выдержать автомат. Получается, что ресурс автомата с Icn = 4,5 кА будет почти в 2 раза ниже.
Теперь становится вполне понятно, что переплата в этом случае вполне оправдана. Да, придётся добавить по несколько сот рублей на каждый автомат, но учитывая, что мы вкладываем в свою безопасность на протяжении всей жизни, торг здесь не уместен!
Конечно, если возможные токи короткого замыкания измерены достаточно точно, и они сравнительно небольшие, то можно попробовать сэкономить и поставить автоматы на 4,5 кА. Причём это можно сделать без потерь как в надёжности, так и в сроке службы конкретного автомата. Но если через 10 лет у вас на улице поставят новый мощный трансформатор и проложат новую линию, вы точно побежите в магазин за автоматами 6 кА? То-то и оно!
Какая отключающая способность допускается в домашних щитах?
Есть ли ограничение или рекомендация, что ставить - 4500 или 6000? ГОСТ 32395 на бытовые электрощиты, п.6.6.5 говорит, что минимум - 4500 А. Подробнее я писал тут:
Там даже эксперт ответил на мои претензии по неточным формулировкам в этом ГОСТ. Почитайте, там тоже интересно)
P.S. Вопрос на засыпку с разоблачением
Думаю, что своими расчетами я убедил вас, что размер имеет значение. Но посмотрите на эти фото. Скажите честно - вы выберете для своего домашнего щита непонятный ноунейм Щит на 6 кА, который весит как пёрышко, скрипит в руках, и об который можно поцарапаться?
Или всё же поставите автоматы солидного бренда Итон на 4,5 кА?
Лично я, невзирая на килоамперы и противореча выводам данной статьи, поставил у себя на даче Eaton. Стоят уже почти три года, выбивали пару раз по теплу.
Как думаете, правильно я поступил?
И напоследок традиционно
Несколько статей в тему отключающей способности
И ещё - видео от Алексея Костроминова, который в то время работал в АВВ:
-----------------------------------
Подписывайтесь на Дзен СамЭлектрик.ру и делитесь опытом в комментариях!
Внимание! Автор делится своим мнением и не гарантирует, что всё написанное на этой странице - истина. За ваши действия и за вашу безопасность ответственны только вы!