Мне эта бесконечная толчея темы с автоматами и сечениями проводов так надоела, что я решил потратить немного времени и посчитать. Это же все базируется на простейших физических законах. Автомат должен отключить линию пока на ней изоляция не изменила физические свойства. К слову сказать линия будет составной. Например, автомат – провод до розетки с промежуточными соединениями – удлинитель, воткнутый в розетку – сетевой провод до нагрузки, воткнутый в удлинитель. КЗ практически всегда бывает после розетки, а там сечение проводов как правило меньше или даже в разы меньше, чем от автомата.
Сделал упрощенный расчет приращения температуры медного проводника от тока и времени КЗ. Упрощения и допущения: не учитывал увеличение сопоставления от температуры (лень было интеграл брать) поэтому результат будет занижен; не учитывал рассеивание тепла от КЗ, поскольку баланс нагрева и теплоотвода от устоявшегося до КЗ в этот момент как минимум на порядок отличается; ток КЗ как минимум в 4 раз больше номинального тока автомата (соответственно, тепловыделение в проводнике в 16 раз больше), чтобы пренебречь рассеванием тепла на время КЗ.
Формула расчета температуры медной жилы при КЗ
Получил упрощенную формулу для приращения температуры медного проводника за время КЗ.
Приращение температуры от устоявшегося режима dt=0,005*I*I* τ/(S*S). Где: I – ток КЗ в А, τ - время КЗ в сек, S- сечение проводника в мм2.
Приращение пропорционально времени КЗ и квадрату тока КЗ, обратно пропорционально сечению проводника в квадрате. Если зависимость от квадрата тока понятна (рост мощности тепловыделения от тока), то сечение в квадрате в знаменателе означает двойную зависимость прироста температуры от увеличения сопротивления при уменьшении сечения и от одновременного уменьшения массы проводника при уменьшении сечения.
Как применять формулу на практике
Теперь берем точку на токо-временной характеристике автомата, подставляем в формулу ток и время срабатывания и смотрим как нагреется проводник.
Пример №1 для автомата на 16A, характеристика С:
1. ток 200A и проводник 0,5мм2. Время срабатывания автомата по худшему сценарию ~ 0,1 сек. Нагрев на 80 град. С.
Пример №2 для автомата на 16A, характеристика С:
2. ток 140A и проводник 2,5мм2. Время срабатывания автомата по худшему сценарию ~ 2 сек. Нагрев на 32 град. С
3. ток 140A и проводник 1,5мм2. Время срабатывания автомата по худшему сценарию ~ 2 сек. Нагрев на 90 град. С. Уже многовато для изоляции.
4. ток 140A и проводник 1мм2. Время срабатывания автомата по худшему сценарию ~ 2 сек. Нагрев на 200 град. С. Если это провод удлинителя, воткнутого в розетку, то изоляция внутри оплавится.
5. ток 140A и проводник 0,5мм2. Время срабатывания автомата по худшему сценарию ~ 2 сек. Нагрев под 500 град. С. Уже если это провод потребителя, воткнутого в розетку, то он 100% загорится.
Пример №3 для автомата на 16A, характеристика С:
1. ток 100A и проводник 2,5мм2. Время срабатывания автомата по худшему сценарию ~ 6 сек. Нагрев на 48 град. С
2. ток 100A и проводник 1,5мм2. Время срабатывания автомата по худшему сценарию ~ 6 сек. Нагрев на 135 град. С. Уже многовато для изоляции.
3. ток 100A и проводник 1мм2. Время срабатывания автомата по худшему сценарию ~ 6 сек. Нагрев на 300 град. С. Если это провод удлинителя, воткнутого в розетку, то изоляция внутри оплавится и задымится.
4. ток 100A и проводник 0,5мм2. Время срабатывания автомата по худшему сценарию ~ 6 сек. Нагрев за 500 град. С. Уже если это провод потребителя, воткнутого в розетку, то он 100% загорится.
Пример №4 для автомата на 16A, характеристика B:
1. ток 100A и проводник 0,5мм2. Время срабатывания автомата по худшему сценарию ~ 0,1 сек. Нагрев на 20 град. С.
Ещё немного про КЗ
Еще у нас в цепи КЗ есть контактные соединения нагрев, которых очень зависит от переходного сопротивления и как оно себя ведет при нагреве, а также массы узла соединения. Сращивание, винтовое соединение, типа Wago… Для этого экспериментальные данные нужны, но очевидно, что качественное сращивание (например, опрессовка с диффузией соединения) будет греться при КЗ меньше чем провод из-за большей массы и сечения, а соединение типа Wago при токах КЗ наиболее сомнительно из-за малого пятна контакта, которое к тому же будет двигаться при КЗ и малой массы самого узла.
В общем для выбора автомата и его характеристики надо примерно оценить возможный ток КЗ по элементарному закону Ома. Сопротивление цепи посчитать несложно, длины проводников и их сечения известны. Только надо учесть возможные варианты того, что будет воткнуто в розетку.
Самое сложное это прикинуть падение напряжение при КЗ на вводе от тока КЗ. В городе оно несильно меняется и тут особых проблем нет поскольку КТП имеет большую мощность.
В частном секторе, где КТП маломощные и зачастую перегруженные, фазное напряжение при КЗ может запросто падать до 100V и ниже, поскольку на КТП при этом насыщение потока на фазе с КЗ и выдавливание магнитного потока на другие фазы. Тут, возможно, придется и номинал автомата до 10 или 6 A уменьшать и характеристику B ставить.
Спасибо за эту информацию Андрею Паршину. См. его комментарии к статье
Скачать
свежие версии ПУЭ, СП, а также полезные книги и файлы можно с блога СамЭлектрик.ру.
-----------------------------------
Благодарю за внимание!
Подписывайтесь на Дзен СамЭлектрик.ру и делитесь опытом в комментариях!
Заходите в гости в ВК и ТГ. Там тоже интересно)
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!
