Значення короткого замикання для автоматичних вимикачів

У будь-якому сучасному суспільстві постійна доступність електроенергії життєво важлива для повсякденності кожного. Без електрики більшість будинків, комерційних організацій та промислових підприємств були б паралізовані і обмежені в елементарній життєдіяльності. Електрична енергія повинна доставлятися кінцевому користувачеві безпечно і надійно, і саме в цьому моменті розподільний пристрій відіграє дуже важливу роль. Через очевидних пов'язаних з цим небезпек, таке розподільний пристрій або розміщений розподільний щит, повинні бути спроектовані таким чином, щоб захищати установку, обладнання від несправностей, шляхом відключення порушеного ланцюга і, одночасно, забезпечувати безперервну роботу не ізольованих ланцюгів.

Типи вимикачів

Коротке замикання піддає обладнання великому навантаженню. Тому, при проектуванні вузла розподільного пристрою або розподільного щита, обов'язково необхідно враховувати теплові та динамічні напруги, викликані максимальним струмом короткого замикання, в точці підключення на місці. Для запобігання пошкодження установки, устаткування, техніки (або, найбільш важливе, персоналу) пристрої захисту від короткого замикання використовуються для відключення струму короткого замикання в точці підключення.

Мал. 1: Різні автоматичні вимикачі використовуються для захисту електрообладнання в разі виникнення струму короткого замикання. Широкий асортимент вимикачів АББ охоплює практично всі значення напруги і струму. Відмінне рішення для даних задач - головний вимикач ABB S753DR-E63.

Мал. 2: Автоматичний вимикач 3-полюсний, 6А Schneider Electric ВА63 Домовик, 11221

Так само, не менше часто для цього завдання перемикання використовуються автоматичні вимикачі в литому корпусі (МССB), мініатюрні автоматичні вимикачі (MCB), автоматичні вимикачі з захистом від витоку струму (RCCB), і автоматичні вимикачі з захистом від перевантаження по струму (RCBO) . Ці пристрої мають максимальну ємність для короткого замикання, що дозволяє збирачеві панелей вибрати правильний продукт для застосування. Такі вимикачі підходять для ізоляції, але вимикачі-роз'єднувачі зазвичай також встановлюються так, що обладнання може бути повністю знеструмлено для інжинірингу або технічного обслуговування.

Мал. 3: Автоматичний вимикач з термомагнітним розщеплювачем Schneider Electric EasyPact EZC400N 3 полюса, 400А, 36 кА EZC400N3400N

Мал. 4: Низьковольтний автоматичний вимикач в литому корпусі ABB A1 (відповідає IEC / EN 60947-2).

Безперервний струм короткого замикання

Низьковольтні установки зазвичай живляться від трансформаторів. У такій низьковольтній мережі безперервний струм короткого замикання (Ik) розраховується на основі номінальної напруги і опору змінного струму (імпедансу) короткого замикання. Накладена складова постійного струму, яка повільно згасає до нуля, також існує (рис. 5). Пікове значення Ik є важливим значенням для визначень короткого замикання в стандартах.

Мал. 5: Характеристики струму короткого замикання.

Стандарти, що стосуються вимикачів

Залежно від конкретного застосування можуть використовуватися різні стандарти, коли розробник визначає автоматичні вимикачі або відповідне обладнання для захисту електромережі:

⚡ Стандарт IEC / EN 60898-1 застосовується до автоматичних вимикачів для захисту від надструмів в домашніх господарствах і аналогічних установках - наприклад, в магазинах, офісах, школах і невеликих комерційних будівлях. Ці вимикачі призначені для роботи без сторонніх людей і без необхідності технічного обслуговування.

⚡ Стандарт IEC / EN 60947-2 застосовується до автоматичних вимикачів, використовуваним в основному в промислових додатках, де доступ мають тільки навчені люди.

⚡ Вимикачі-роз'єднувачі перевірені на відповідність стандарту IEC / EN 60947-3.

⚡ Розподільні щити в зборі або розподільні щити, перевірені на відповідність стандарту IEC / EN 61439.

Через відмінності в стандартах, в деяких випадках, для одного і того ж електричного процесу використовуються різні визначення. Тому, інженер повинен переконатися, що він повністю розуміє, яке конкретне визначення, скажімо, для потужності короткого замикання, можна застосувати до конструкції, над якою він працює.

Автоматичні вимикачі та IEC / EN 60898-1

IEC / EN 60898-1 визначає номінальну потужність короткого замикання (Icn) як здатність, що відключає, відповідно до вказаної послідовності випробувань. Ця послідовність випробувань не включає в себе здатність автоматичного вимикача переносити 85 відсотків свого струму відключення протягом певного звичайного часу. Здатність, яка відключає при короткому замиканні (Ics) - це здатність, що відключає, відповідно до вказаної послідовності випробувань, яка включає здатність автоматичного вимикача нести 85 відсотків свого струму відключення протягом певного часу. МЕК / EN 60898-1 визначає фіксовані значення відносини Ics до Icn. Значення Ics і Icn виражаються як середньоквадратичні значення передбачуваних струмів короткого замикання. Щоб відповідати вимогам стандарту для обох цих потужностей короткого замикання, операції розмикання / замикання кожного з трьох автоматичних вимикачів повинні бути перевірені. Для операції розмикання струм короткого замикання ініціюється під заданим фазовим кутом по відношенню до форми хвилі напруги. Три автоматичних вимикача перевірені під різними кутами. Послідовність тестування для Icn: «O - t - CO», де «O» - це розмикання, а «CO» - замикання і розмикання, що означає, що тестований вимикач включений і відчуває струм короткого замикання. на певний термін. Час «t» між операціями становить 3 хвилини. Для Ics послідовність випробувань становить «O - t - O - t - CO» для однополюсних і двополюсних автоматичних вимикачів і «O - t - CO - t - CO» для триполюсних і чотирьохполюсних автоматичних вимикачів. Те, як ініціювання струму короткого замикання зазначено в стандарті, означає, що щонайменше один тестований автоматичний вимикач повинен відключатися при найбільш сильному фазовому куті напруги.

Автоматичні вимикачі та IEC / EN 60947-2

IEC / EN 60947-2 визначає граничну здатність, що відключає при короткому замиканні (Icu), також відому як здатність, що відключає, відповідно до певної послідовності випробувань. Ця послідовність випробувань включає перевірку розчеплювача перевантаження автоматичного вимикача. В IEC / EN 60947-2, Ics - це відключає здатність відповідно до певної послідовності випробувань, яка включає перевірку працездатності вимикача при номінальному струмі, випробування на підвищення температури і перевірку розчеплення перевантаження. IEC / EN 60947-2 визначає значення від 25 до 100 відсотків для відносини Ics до Icn. Знову ж таки, значення Ics і Icn виражаються як середньоквадратичні значення передбачуваних струмів короткого замикання. Щоб відповідати вимогам стандарту, для обох потужностей короткого замикання повинен бути перевірений кожен з двох автоматичних вимикачів. Аналогічно IEC / EN 60898-1, струм короткого замикання ініціюється під заданим фазовим кутом щодо форми хвилі напруги для розмикання, але тут два автоматичних вимикача перевіряються під одним і тим же кутом. Послідовність випробувань для Icu - «O-t-CO» і «O-t-CO-t-CO» для Ics. Час «t» між операціями знову становить 3 хвилини, і для розмикання струм короткого замикання ініціюється при певному фазовому куті напруги, який визначається як кут, при якому досягається піковий струм. Цей піковий струм є одночасно номінальної здатністю створювати коротке замикання (Icm) і виражається як номінальна гранична відключає здатність при короткому замиканні, помножена на коефіцієнт, визначений в IEC 60947-2.

Наведені вище приклади показують, що правильна конфігурація захисних пристроїв може дозволити розподільному пристрою працювати безпечно і надійно в умовах короткого замикання. Згадані різні стандарти IEC / EN допомагають проектувальникам вибирати правильні номінали для продуктів, які вони використовують і, таким чином, гарантують, що електроенергія продовжує надходити в обладнання, незалежно від того, які умови електричних несправностей виникають.