Значения короткого замыкания для автоматических выключателей

В любом современном обществе постоянная доступность электроэнергии жизненно важна для повседневности каждого. Без электричества большинство домов, коммерческих организаций и промышленных предприятий были бы парализованы и ограничены в элементарной жизнедеятельности. Электрическая энергия должна доставляться конечному пользователю безопасно и надежно, и именно в этом моменте распределительное устройство играет весьма важную роль. Из-за очевидных связанных с этим опасностей, такое распределительное устройство или размещенный распределительный щит, должны быть спроектированы таким образом, чтобы защищать установку, оборудование от неисправностей путем отключения нарушенной цепи и, одновременно, обеспечивать непрерывную работу не изолированных цепей.

Типы выключателей

Короткое замыкание подвергает оборудование большой нагрузке. Поэтому, при проектировании узла распределительного устройства или распределительного щита, обязательно необходимо учитывать тепловые и динамические напряжения, вызванные максимальным током короткого замыкания в точке подключения на месте. Для предотвращения повреждения установки, оборудования, техники (или, наиболее важное, персонала) устройства защиты от короткого замыкания используются для отключения тока короткого замыкания в точке подключения.

Рис. 1: Различные автоматические выключатели используются для защиты электрооборудования в случае возникновения тока короткого замыкания. Широкий ассортимент выключателей АББ охватывает практически все значения напряжения и тока. Отличное решение для данных задач — главный выключатель ABB S753DR-E63.

Рис. 2: Автоматический выключатель 3-полюсный, 6А Schneider Electric ВА63 Домовой, 11221

Так же, не менее часто для этой задачи переключения используются автоматические выключатели в литом корпусе — (MCCB), миниатюрные автоматические выключатели (MCB), автоматические выключатели с защитой от утечки тока (RCCB), и автоматические выключатели с защитой от перегрузки по току (RCBO). Эти устройства имеют максимальную емкость для короткого замыкания, что позволяет сборщику панелей выбрать правильный продукт для применения. Такие выключатели подходят для изоляции, но выключатели-разъединители обычно также устанавливаются так, что оборудование может быть полностью обесточено для инжиниринга или технического обслуживания.

Рис. 3: Автоматический выключатель с термомагнитным расцепителем Schneider Electric EasyPact EZC400N 3 полюса, 400А, 36 кА EZC400N3400N

Рис. 4: Низковольтный автоматический выключатель в литом корпусе ABB A1 (соответствует IEC / EN 60947-2).

Непрерывный ток короткого замыкания

Низковольтные установки обычно запитываются от трансформаторов. В такой низковольтной сети непрерывный ток короткого замыкания (Ik) рассчитывается на основе номинального напряжения и сопротивления переменного тока (импеданса) короткого замыкания. Наложенная составляющая постоянного тока, которая медленно затухает до нуля, также существует (рис. 5). Пиковое значение Ik является важным значением для определений короткого замыкания в стандартах.

Рис. 5: Характеристики тока короткого замыкания.

Стандарты, касающиеся выключателей

В зависимости от конкретного применения могут использоваться разные стандарты, когда разработчик определяет автоматические выключатели или соответствующее оборудование для защиты электросети:
⚡ Стандарт IEC / EN 60898-1 применяется к автоматическим выключателям для защиты от сверхтока в домашних хозяйствах и аналогичных установках - например, в магазинах, офисах, школах и небольших коммерческих зданиях. Эти выключатели предназначены для работы без посторонних людей и без необходимости технического обслуживания.
⚡ Стандарт IEC / EN 60947-2 применяется к автоматическим выключателям, используемым в основном в промышленных приложениях, где доступ имеют только обученные люди.
⚡ Выключатели-разъединители проверены на соответствие стандарту IEC / EN 60947-3.
⚡ Распределительные щиты в сборе или распределительные щиты, проверенные на соответствие стандарту IEC / EN 61439.

Из-за различий в стандартах, в некоторых случаях, для одного и того же электрического процесса используются разные определения. Поэтому, инженер должен убедиться, что он полностью понимает, какое конкретное определение, скажем, для мощности короткого замыкания, применимо к конструкции, над которой он работает.

Автоматические выключатели и IEC / EN 60898-1

IEC / EN 60898-1 определяет номинальную мощность короткого замыкания (Icn) как отключающую способность в соответствии с заданной последовательностью испытаний. Эта последовательность испытаний не включает в себя способность автоматического выключателя переносить 85 процентов своего тока отключения в течение определенного обычного времени. Отключающая способность при коротком замыкании (Ics) — это отключающая способность в соответствии с заданной последовательностью испытаний, которая включает способность автоматического выключателя нести 85 процентов своего тока отключения в течение определенного времени. МЭК/EN 60898-1 определяет фиксированные значения отношения Ics к Icn. Значения Ics и Icn выражаются как среднеквадратичные значения предполагаемых токов короткого замыкания. Чтобы соответствовать требованиям стандарта для обеих этих мощностей короткого замыкания, операции размыкания / замыкания каждого из трех автоматических выключателей должны быть проверены. Для операции размыкания ток короткого замыкания инициируется под заданным фазовым углом по отношению к форме волны напряжения. Три автоматических выключателя проверены под разными углами. Последовательность тестирования для Icn: «O - t - CO», где «O» — это размыкание, а «CO» - замыкание и размыкание, что означает, что тестируемый выключатель включен и испытывает ток короткого замыкания. на определенный срок. Время «t» между операциями составляет 3 минуты. Для Ics последовательность испытаний составляет «O - t - O - t - CO» для однополюсных и двухполюсных автоматических выключателей и «O - t - CO - t - CO» для трехполюсных и четырехполюсных автоматических выключателей. То, как инициирование тока короткого замыкания указано в стандарте, означает, что по меньшей мере один тестируемый автоматический выключатель должен отключаться при наиболее сильном фазовом угле напряжения.

Автоматические выключатели и IEC / EN 60947-2

IEC / EN 60947-2 определяет предельную отключающую способность при коротком замыкании (Icu), также известную как отключающую способность, в соответствии с определенной последовательностью испытаний. Эта последовательность испытаний включает проверку расцепителя перегрузки автоматического выключателя. В IEC / EN 60947-2, Ics — это отключающая способность в соответствии с определенной последовательностью испытаний, которая включает проверку работоспособности выключателя при номинальном токе, испытание на повышение температуры и проверку расцепления перегрузки. IEC / EN 60947-2 определяет значения от 25 до 100 процентов для отношения Ics к Icn. Опять же, значения Ics и Icn выражаются как среднеквадратичные значения предполагаемых токов короткого замыкания. Чтобы соответствовать требованиям стандарта, для обеих мощностей короткого замыкания должен быть проверен каждый из двух автоматических выключателей. Аналогично IEC / EN 60898-1, ток короткого замыкания инициируется под заданным фазовым углом относительно формы волны напряжения для размыкания, но здесь два автоматических выключателя проверяются под одним и тем же углом. Последовательность испытаний для Icu - «O-t-CO» и «O-t-CO-t-CO» для Ics. Время «t» между операциями снова составляет 3 минуты, и для размыкания ток короткого замыкания инициируется при определенном фазовом угле напряжения, определяемом как угол, при котором достигается пиковый ток. Этот пиковый ток является одновременно номинальной способностью создавать короткое замыкание (Icm) и выражается как номинальная предельная отключающая способность при коротком замыкании, умноженная на коэффициент, определенный в IEC 60947-2.

Приведенные выше примеры показывают, что правильная конфигурация защитных устройств может позволить распределительному устройству работать безопасно и надежно в условиях короткого замыкания. Упомянутые различные стандарты IEC/EN помогают проектировщикам выбирать правильные номиналы для продуктов, которые они используют и, таким образом, гарантируют, что электроэнергия продолжает поступать в оборудование, независимо от того, какие условия электрических неисправностей возникают.