Как обеспечить селективность автоматических выключателей


теория и практика — Блог — Пресс-центр — Компания — KЭAЗ

Проектируя новую электрическую сеть или реконструируя уже существующую, всегда необходимо придерживаться требований, которые создают условия надежной работы. В частности, речь идет о селективности - согласовании рабочих характеристик защитных аппаратов на всех этапах распределения электроэнергии. Это делается для того, чтобы в случае короткого замыкания или перегрузки сработал только тот защитный аппарат, в цепи которого возникла неисправность. При этом остальная часть электроустановки должна не отключаться, а оставаться в работе.

Калькулятор селективности

Например, если произошло короткое замыкание в розетке на кухне, то должен сработать групповой автоматический выключатель (на схеме аппарат с защитной характеристикой «В» и номинальным током в 10 А). Таким образом, должна отключиться только поврежденная линия «розетки кухни», а не вводной аппарат, отключая при этом всю квартиру.

Если отключения защитного аппарата по каким-либо причинам не произошло, то возникшую неисправность в розетке контролирует вышестоящий автоматический выключатель квартирного щитка.

Основные определения:

Селективность — согласование характеристик установленных последовательно аппаратов защиты таким образом, чтобы в случае аварии отключалась только та линия питания или часть схемы, где возникла неполадка.

Полная селективность — вид координации работы защитных аппаратов, при котором аппарат со стороны потребителя отключается раньше, чем аппарат со стороны источника питания. Отключение происходит во всем диапазоне возможного тока к.з. в данной сети вплоть до значения максимальной отключающей способности нижестоящего аппарата.

Частичная селективность — вид координации работы защитных аппаратов, при котором аппарат со стороны потребителя осуществляет защиту до значения Is (предельного тока селективности). При этом аппарат со стороны источника питания не должен срабатывать.

Зона перегрузки — диапазон сверхтока, в котором за срабатывание автоматического выключателя отвечает тепловой расцепитель.

Зона короткого замыкания — диапазон сверхтока, в котором за срабатывание автоматического выключателя отвечает электромагнитный расцепитель.

Избирательность срабатывания устройств защиты достигается за счет согласования время-токовых характеристик. Например, для обеспечения селективной работы оборудования при перегрузках достаточно, чтобы номинальный ток защитного аппарата со стороны питания минимум на 1 ступень был выше номинального тока автоматического выключателя со стороны нагрузки.

Методы обеспечения селективности

В зоне перегрузки обычно реализуется время-токовый тип селективности. В зоне КЗ могут использоваться другие методы обеспечения селективности, о которых мы поговорим далее.

Временная селективность

Этот вид селективности обеспечивается благодаря разному времени срабатывания аппаратов защиты.

Время срабатывания ближайшего к защитному оборудованию аппарата защиты №1 настраивается на значение 0,02 с. На следующем этапе защиты отключение неисправности в цепи обеспечивается настройкой времени срабатывания аппарата 0,5 с. На последнем этапе выбирается время срабатывания выключателя - 1 секунда. Защита № 3 будет резервировать 2 нижестоящие защиты №1 и №2.

Токовая селективность

У всех защит №1, №2 и №3 выдержка по времени срабатывания минимальна: 0,02 с, однако значения срабатывания по току (уставки) отличаются: 200, 300 и 400 А соответственно. При возникновении в защищаемой сети короткого замыкания ток будет резко возрастать и вызывать срабатывание защит. Если защита №1 не сработает, то ее будет резервировать следующая защита №2.

Время-токовая селективность

Еще одним способом настройки защиты электроустановок до 1 кВ является согласование время-токовых характеристик применяемых автоматических выключателей.

Так, например, можно добиться избирательности срабатывания защиты, подобрав время-токовую характеристику выключателя В таким образом, чтобы она располагалась на определенном расстоянии ниже характеристики выключателя А. Эта зона определяется опытно-расчетным путем с учетом погрешностей срабатывания защит расцепителей. С учетом этой зоны строятся таблицы селективности.

Сегодня производители предоставляют своим клиентам уже готовые таблицы селективности, при помощи которых можно с уверенностью выбирать гарантированно селективные связки автоматических выключателей.

Выбирая аппараты защиты с учетом требований селективности защиты, вы повышаете не только надежность электроустановки, но и упрощаете работу по поиску поврежденного участка. Создать селективную защиту, применяя аппараты разных производителей, проблематично, поэтому следует устанавливать защитные аппараты одного производителя, дополнительно пользуясь специальными таблицами селективности.

Согласование автоматических выключателей - Руководство по электрическому монтажу

Каскадная (или резервная защита)

В методе «каскадирования» используются свойства токоограничивающих автоматических выключателей, позволяющих устанавливать все расположенные ниже по цепи распределительные устройства, кабели и другие компоненты схемы со значительно более низкими характеристиками, чем это было бы необходимо, тем самым упрощая и снижая стоимость установки.

Определение каскадной техники

Ограничивая пиковое значение тока короткого замыкания, проходящего через него, токоограничивающий выключатель позволяет использовать во всех цепях после его расположения распределительное устройство и компоненты цепей с гораздо более низкими отключающими способностями при коротком замыкании, а также тепловые и электромеханические. выдерживать возможности, которые в противном случае были бы необходимы.Уменьшение физических размеров и более низкие требования к производительности приводят к значительной экономии и упрощению монтажных работ. Можно отметить, что, хотя токоограничивающий выключатель оказывает влияние на цепи ниже по потоку, (по-видимому) увеличивая полное сопротивление источника в условиях короткого замыкания, он не имеет такого эффекта ни в каких других условиях; например, при запуске большого двигателя (где очень желательно низкое сопротивление источника). Особенно интересна линейка токоограничивающих автоматических выключателей Compact NSX с мощными ограничивающими характеристиками.

Условия реализации

Как правило, необходимы лабораторные испытания, чтобы гарантировать выполнение условий реализации, требуемых национальными стандартами, и совместимые комбинации коммутационных устройств должны быть предоставлены производителем.

Большинство национальных стандартов допускают каскадную технику при условии, что количество энергии, «пропускаемой» ограничивающим выключателем, меньше энергии, которую все последующие выключатели и компоненты могут выдержать без повреждений.

На практике это можно проверить для выключателей только тестами, проведенными в лаборатории. Такие испытания проводят производители, которые предоставляют информацию в виде таблиц, чтобы пользователи могли уверенно спроектировать каскадную схему на основе комбинации рекомендованных типов выключателей. В качестве примера, Рисунок h57 показывает возможности каскадирования автоматических выключателей типов iC60, DT40N, C120 и NG125 при установке после токоограничивающих выключателей Compact NSX 250 N, H или L для 230/400 В или 240/415 V 3-х фазная установка.

Рис. H57 - Пример возможностей каскадного подключения в трехфазной сети 230/400 В или 240/415 В

CB восходящего потока NSX250
B F N H S л
Icu (кА) 25 36 50 70 100 150
Нисходящий CB
Тип Рейтинг (A) Icu (кА) Усиленная отключающая способность (кА)
iDPN [a] 1-40 6 10 10 10 10 10 10
iDPN N [a] 1–16 10 20 20 20 20 20 20
25-40 10 16 16 16 16 16 16
iC60N 0,5-40 10 20 25 30 30 30 30
50-63 10 20 25 25 25 25 25
iC60H 0,5-40 15 25 30 30 30 30 30
50-63 15 25 25 25 25 25 25
iC60L 0,5-25 25 25 30 30 30 30 30
32-40 20 25 30 30 30 30 30
50-63 15 25 25 25 25 25 25
C120N 63-125 10 25 25 25 25 25 25
C120H 63-125 15 25 25 25 25 25 25
NG125N 1-125 25 36 36 36 50 70
NG125H 1-125 36 40 50 70 100
NG125L 1-80 50 50 70 100 150
  1. ^ 1 2 230 В фаза на нейтраль

Преимущества каскадирования

Ограничение тока выгодно для всех нижестоящих цепей, которые управляются соответствующим токоограничивающим выключателем.

Принцип не является ограничивающим, т. Е. Токоограничивающие выключатели могут быть установлены в любой точке установки, где в противном случае цепи ниже по потоку были бы неадекватно рассчитаны.

Результат:

  • Упрощенный расчет тока короткого замыкания
  • Упрощение, т. Е. Более широкий выбор распределительных устройств и приборов, расположенных ниже по потоку
  • Использование более легких распределительных устройств и приборов с, как следствие, более низкой стоимостью
  • Экономия места, так как легкое оборудование обычно имеет меньший объем

Принципы избирательности

Селективность важна для обеспечения бесперебойного питания и быстрой локализации неисправностей.

Избирательность достигается с помощью устройств защиты от перегрузки по току и замыкания на землю, если состояние отказа, возникающее в любой точке установки, устраняется защитным устройством, расположенным непосредственно перед местом повреждения, в то время как все другие защитные устройства остаются неизменными (см. Рисунок h58 ).

Рис. H58 - Принцип селективности

Селективность требуется для установки, питающей критические нагрузки, когда одна неисправность в одной цепи не должна вызывать прерывание питания других цепей.В серии IEC 60364 это обязательно для установки, обеспечивающей услуги безопасности (IEC60364-5-56 2009 560.7.4). Селективность также может требоваться некоторыми местными правилами или для некоторых специальных приложений, например:

  • Медицинский пункт
  • Морской
  • Высотное здание

Селективность настоятельно рекомендуется там, где бесперебойность электроснабжения критична из-за характера нагрузок.

  • Дата-центр
  • Инфраструктура (туннель, аэропорт…)
  • Критический процесс

С точки зрения монтажа: Селективность достигается, когда максимальный ток короткого замыкания в точке установки ниже предела селективности автоматических выключателей, питающих эту точку установки.

Селективность должна проверяться для всех цепей, питаемых от одного источника, и для всех типов неисправностей:

  • Перегрузка
  • Короткое замыкание
  • Замыкание на землю

Когда система может питаться от разных источников (например, сеть или генераторная установка), в обоих случаях необходимо проверять избирательность.

Селективность между двумя автоматическими выключателями может быть

  • Всего: до отключающей способности автоматического выключателя
  • Частично: до указанного значения в соответствии с характеристиками автоматических выключателей Рисунок h59, H50 и H51

Предлагаются различные решения для достижения селективности на основе:

  • Текущий
  • Время
  • Энергия
  • Логика

Рис.h59 - Полная и частичная избирательность

Рис. H50 - Полная селективность между выключателями A и B

Рис. H51 - Частичная селективность между выключателями A и B

Селективность по току

см. (a) из Рисунок H52

Этот метод реализуется путем установки последовательных пороговых значений срабатывания на ступенчатых уровнях от цепей ниже по потоку (более низкие значения) к источнику (более высокие значения).

Избирательность может быть полной или частичной, в зависимости от конкретных условий, как указано выше.

Селективность по времени

см. (b) из Рисунок H52

Этот метод реализуется путем настройки отключающих устройств с выдержкой времени, так что реле ниже по потоку имеют наименьшее время срабатывания с постепенно увеличивающимися задержками по направлению к источнику. В показанном двухуровневом расположении автоматический выключатель A на входе имеет задержку, достаточную для обеспечения полной селективности с B (например, Masterpact с электронным расцепителем).

Автоматические выключатели категории селективности B спроектированы для селективности на основе времени, предел селективности будет значением кратковременной выдержки на входе (Icw)

Избирательность на основе комбинации двух предыдущих методов

см. (c) из Рисунок H52

Временная задержка, добавленная к схеме текущего уровня, может улучшить общие характеристики селективности.

У вышестоящего выключателя есть два порога магнитного срабатывания:

  • Im A: магнитное отключение с задержкой или электронное отключение с короткой задержкой
  • Ii: мгновенное отключение

Избирательность полная, если Isc B

Рис. H52 - Селективность по току, Селективность по времени, Комбинация обоих вариантов

Защита от токов короткого замыкания высокого уровня: селективность на основе уровней энергии дуги

Там, где кривые зависимости времени от тока наложены, селективность возможна с автоматическим выключателем-ограничителем, если они правильно согласованы.

Принцип: Когда два автоматических выключателя A и B обнаруживают очень высокий ток короткого замыкания, их контакты размыкаются одновременно. В результате ток сильно ограничен.

  • Очень высокая энергия дуги на уровне B вызывает отключение выключателя B
  • Тогда энергия дуги ограничена на уровне A и недостаточна для отключения A

Рис. H53 - Селективность на основе энергии

Этот подход требует точного согласования уровней ограничения и уровней энергии отключения.Он реализован в линейке Compact NSX (токоограничивающий автоматический выключатель), а также в серии Compact NSX и acti 9. Это единственное решение, обеспечивающее селективность вплоть до высокого тока короткого замыкания с автоматическим выключателем категории селективности A согласно IEC60947-2.

Рис. H54 - Практический пример селективности на нескольких уровнях с автоматическими выключателями Schneider Electric (с электронными расцепителями)

Селективность повышена за счет каскадирования

Каскадирование между 2 устройствами обычно достигается с помощью отключения автоматического выключателя A, расположенного на входе, чтобы помочь выключателю B, расположенному на выходе, отключить ток.По принципу каскадирование противоречит избирательности. Но технология энергоселективности, реализованная в автоматических выключателях Compact NSX, позволяет улучшить отключающую способность выключателей, расположенных ниже по цепи, и сохранить высокую селективность.

Принцип следующий:

  • Следующий ограничительный автоматический выключатель B обнаруживает очень высокий ток короткого замыкания. Отключение происходит очень быстро (<1 мс), а затем ограничивается ток
  • Выключатель A, расположенный выше по цепи, имеет ограниченный ток короткого замыкания по сравнению с его отключающей способностью, но этот ток вызывает отталкивание контактов.В результате напряжение дуги увеличивает ограничение тока. Однако энергии дуги недостаточно для отключения автоматического выключателя. Таким образом, автоматический выключатель A помогает выключателю B отключиться, не срабатывая при этом сам. Предел селективности может быть

выше, чем Icu B, и селективность становится полной при снижении стоимости устройств.

Логическая избирательность или «Блокировка последовательности зон - ZSI»

Возможны схемы селективности, основанные на логических методах, с использованием автоматических выключателей, оборудованных электронными расцепителями, предназначенными для этой цели (Compact, Masterpact) и соединенными с контрольными проводами.

Этот тип селективности может быть достигнут с помощью автоматических выключателей, оснащенных специально разработанными электронными расцепителями (Compact, Masterpact): Logic управляет только функциями кратковременной защиты (Isd, Tsd) и защиты от замыкания на землю (GFP). Избирательность. В частности, функция мгновенной защиты не касается.

Одним из преимуществ этого решения является короткое время отключения, где бы ни находилась неисправность, с помощью автоматического выключателя категории селективности B.Селективность на основе времени в многоуровневой системе подразумевает длительное время отключения в исходной точке установки.

Настройки автоматических выключателей

  • временная задержка: включение временных задержек необходимо, по крайней мере, для автоматического выключателя, получающего вход ZSI (ΔtD1> время отключения без задержки D2 и ΔtD2> время отключения без задержки D3)
  • Пороговые значения
  • : правила для пороговых значений не применяются, но должно соблюдаться естественное каскадирование номиналов защитного устройства (IcrD1> IcrD2> IcrD3).

Примечание : Этот метод обеспечивает селективность даже с автоматическими выключателями аналогичного номинала.

Принципы

Активация функции логической селективности через передачу информации по контрольному проводу:

  • Вход ZSI:
    • низкий уровень (нет отказов на выходе): функция защиты находится в режиме ожидания без временной задержки,
    • высокий уровень (наличие отказов на выходе): соответствующая функция защиты переходит в состояние временной задержки, установленное на устройстве.
  • ZSI выход:
    • низкий уровень: расцепитель не обнаруживает неисправностей и не отправляет приказы,
    • высокий уровень: расцепитель обнаруживает неисправность и отправляет команду.

Эксплуатация

Контрольный провод каскадно соединяет защитные устройства установки (см. Рисунок H55). При возникновении неисправности каждый автоматический выключатель перед неисправностью (обнаружение неисправности) отправляет команду (выход высокого уровня) и переводит выключатель цепи выше по потоку на установленную задержку времени (вход высокого уровня).Автоматический выключатель, расположенный чуть выше места повреждения, не получает никаких команд (вход низкого уровня) и, таким образом, срабатывает почти мгновенно.

Рис. H55 - Логическая избирательность.

.

Координация защиты автоматических выключателей

Координация / селективность защиты

В связи с тем, что коммунальные предприятия и DNSP ужесточают требования к сетевым приложениям, исследования по координации защиты становятся все более распространенными и часто требуются перед подключением и включением фотоэлектрической системы, подключенной к сети. Следовательно, важно, чтобы перед установкой системы была достигнута координация автоматического выключателя и другого защитного устройства, поскольку это может вызвать нежелательные проблемы для сети и пользователя.

Определение размеров автоматических выключателей в соответствии со спецификациями тока и напряжения системы не должно быть единственным критерием, учитываемым при выборе защитных устройств. Хотя это важно, для функциональности системы также важно гарантировать, что выбранные выключатели будут отличаться друг от друга и от уже существующих. В AS / NZS 3000: 2018 пункт 2.5.7.2.1 определяет дискриминацию (селективность) в зависимости от рабочих характеристик двух или более защитных устройств, так что нижнее устройство должно работать при заданном токе короткого замыкания, в то время как устройство защиты на входе не работает. .Согласно стандарту AS / NZS 3000: 2018 селективность является обязательным требованием во всех электрических системах, чтобы можно было свести к минимуму ложное срабатывание защитных устройств.

Координация защиты важна для защиты нагрузки и компонентов системы. Это гарантирует, что время простоя исправных цепей в данной системе может быть уменьшено и сведено к минимуму.

Важность / актуальность

Рисунок 1 ниже взят из AS / NZS 3008: 2018 и может быть использован для объяснения важности координационных защитных устройств (PD), таких как автоматические выключатели.Если есть неисправность после PD 2 (как показано на рисунке 1), важно, чтобы устройство, ближайшее к этой неисправности, сработало первым, чтобы избежать ложного срабатывания на исправные части в цепи. Если PD 1 и 2 не были успешно координированы и PD 1 отключился раньше PD 2, то вся цепь после этого будет обесточена. Это называется ложным отключением, поскольку цепь, содержащая PD 3, была обесточена, даже если неисправность находится ниже по потоку цепи с PD 2.

Рисунок 1: Принципиальная электрическая схема из AS / NZS 3000: 2018

Каждый автоматический выключатель имеет свою уникальную кривую время-ток, которую необходимо эффективно согласовывать с другими защитными устройствами для обеспечения успешной селективности устройства.Каждая кривая имеет верхнюю и нижнюю границы, создавая область, которая показывает ожидаемое время отключения автоматического выключателя при достижении соответствующего тока. Это можно увидеть на Рисунке 2, где время-токовая кривая выключателя на 160 А показана с использованием программного обеспечения под названием PowerCAD ® .

Рисунок 2: Разрез время-токовой кривой выключателя на 160 А из программного обеспечения PowerCAD ®

Эти кривые содержат две отдельные области: перегрузку и мгновенную, а также содержат указание номинального тока замыкания выключателя.Находясь в зоне перегрузки, автоматические выключатели могут оставаться замкнутыми в течение нескольких минут. По мере увеличения тока вдоль кривой время, необходимое автоматическому выключателю для отключения и размыкания цепи, значительно сокращается. В мгновенной области прерыватели обычно размыкаются в течение миллисекунд после обнаружения такого высокого тока. Время-токовые кривые также отражают номинальную мощность автоматического выключателя, при которой устройство мгновенно отключится в случае возникновения тока повреждения, если автоматический выключатель рассчитан на работу с таким высоким значением тока.Эти области можно найти на графике время-ток выключателя на 160 А из PowerCAD ® , показанном на рисунке 3.

Рисунок 3: Время-токовая кривая выключателя на 160 А из программного обеспечения PowerCAD ®

Каждый автоматический выключатель содержит ряд различных настроек, которые можно использовать для изменения кривой время-ток устройства, а также для определения диапазона значений тока и времени срабатывания выключателя. Именно с помощью этих настроек можно изменить форму кривой для успешного согласования в соответствии со стандартами AS / NZS 3000: 2018.Существует несколько обязательных (обязательных) требований, которые необходимо выполнить и которые упомянуты в пункте 2.5.7.2.3, в зависимости от типа и размера защитных устройств.

Автоматические выключатели

В соответствии с AS / NZS3000: 2018 следует выбрать 2 выключателя (C), подключенных таким образом, чтобы C 2 находился ниже по цепи, а C 1 - выше по цепочке:

  • Если номинальное значение тока C 2 > = 800 A, дискриминация должна быть обеспечена посредством исследования координации с использованием данных производителя.
  • Для диапазона номинального тока 800 A> C 2 > 250 A должна быть предусмотрена селективность между кривыми перегрузки. Дискриминация считается достигнутой, если минимальное значение перегрузки C 1 > = 1,5 x максимальное значение перегрузки C 2 .
  • Если номинальный ток C 2 <250 A, дискриминация считается достигнутой, если минимальная уставка перегрузки C 1 > = 1,5 x максимальная уставка перегрузки C 2 .

Есть два основных параметра, которые используются для достижения селективности автоматических выключателей.

  • Срабатывание: срабатывание устройства - это минимальный ток, при котором срабатывает срабатывание защитного устройства.
  • Временная задержка: во время срабатывания отключения вводится временная задержка после того, как защитное устройство обнаруживает, что ток превысил значение срабатывания.

Для достижения успешной селективности время срабатывания и текущие настройки автоматического выключателя обычно регулируются до тех пор, пока не будет достигнута координация с окружающими кривыми выключателя.Эти настройки определяются типом расцепителя, установленного с выключателем, и могут либо обеспечивать свободу выбора широкого спектра настроек, либо ограничиваться определенными значениями. На рисунках 4 и 5 ниже показаны снимки экрана PowerCAD ® , отображающие диапазон настроек, которые можно регулировать в расцепителях защиты. На рисунке 4 показан расцепитель с шестью параметрами, которые можно регулировать, а расцепитель, показанный на рисунке 5, имеет только один параметр, который можно регулировать.

Schneider Micrologic 5.3A содержит широкий диапазон различных настроек как для значений тока, так и для значений времени, что позволяет легко различать при попытке согласовать соответствующую кривую время-ток. Напротив, на рис. 5 показан расцепитель Schneider TM160D, который может изменять только ток отключения устройства, что означает, что его труднее координировать с другими устройствами.

Рисунок 4: Пример диапазона настроек с использованием расцепителя Schneider Micrologic 5,3A

Рисунок 5: Пример ограниченных настроек с использованием расцепителя Schneider TM160D

Если все требования AS / NZS 3000: 2018 соблюдены, то согласование установлено.Пример правильной селективности автоматического выключателя показан ниже на рисунке 6. Красная кривая - это автоматический выключатель на 630 А, расположенный в главном распределительном щите. Синяя кривая - это автоматический выключатель на 160 А, расположенный в солнечном распределительном щите, и является примером идеальной селективности между защитными устройствами.

Рисунок 6: Пример успешного распознавания защитного устройства

Напротив, на рисунках 7 и 8 показаны два примера несогласованности автоматических выключателей с использованием тех же устройств, что и на рисунке 6.Хотя все расцепители оставались прежними, настройки отключения были скорректированы для обоих устройств для каждого сценария. На рисунке 7 появляется ошибка распознавания устройства в программе PowerCAD ® , так как две кривые перекрывают друг друга. Это может привести к ложному срабатыванию срабатывания выключателя 630A, расположенного на входе, до появления синей кривой 160A. Аналогичным образом, рисунок 8 не содержит надлежащей селективности устройства, поскольку он противоречит пункту 2.5.7.2.3 (a) (iii), где минимальный номинал вышестоящего выключателя (красная кривая) должен быть равен 1.В 5 раз больше максимального номинала выключателя, расположенного ниже по потоку (синяя кривая) в мгновенной области.

Рисунок 7: Пример рассогласования из-за перекрытия кривых, продемонстрированный PowerCAD ®

Рисунок 8: Пример несогласованности из-за несоблюдения пункта в AS / NZS 3000: 2018, как показано в PowerCAD ®

По мере того, как сетевые приложения становятся все более строгими по всем направлениям, исследования координации защитных устройств становятся все более распространенными до подключения фотоэлектрической системы к сети.Координация защиты не менее важна для обеспечения безопасности оператора системы и компонентов системы. Поэтому важно, чтобы при проектировании эти исследования проводились до установки и окончательного проектирования, так как замена автоматических выключателей после подачи питания на систему является дорогостоящей и сложной.

GSES предоставляет услуги по проектированию и консультированию, включая приложение для подключения к различным DNSP по всей Австралии. GSES предлагает такие услуги, как исследования координации защиты, подробный анализ трехфазных и однофазных замыканий и исследования замыканий на землю.Для получения более подробной информации свяжитесь с командой дизайнеров по адресу [email protected] или позвоните нам по телефону +61 2 9024 5312.

.

Выбор автоматического выключателя - Руководство по электрическому монтажу

Выбор ряда автоматических выключателей определяется: электрическими характеристиками установки, окружающей средой, нагрузками и потребностью в дистанционном управлении, а также типом предполагаемой системы связи.

Выбор выключателя

Выбор выключателя производится по:

  • Электрические характеристики (переменного или постоянного тока, напряжения ...) установки, для которой предназначен выключатель
  • Окружающая среда: температура окружающей среды, в помещении киоска или распределительного щита, климатические условия и т. Д.
  • Предполагаемый ток короткого замыкания в месте установки
  • Характеристики защищаемых кабелей, шин, шинопроводов и область применения (распределение, двигатель ...)
  • Координация с вышестоящим и / или последующим устройством: селективность, каскадирование, координация с выключателем нагрузки, контактором ...
  • Эксплуатационные характеристики: требования (или нет) к дистанционному управлению и индикации и соответствующим вспомогательным контактам, вспомогательным катушкам отключения, соединению
  • Правила монтажа; в частности: защита от поражения электрическим током и теплового воздействия (см. Защита от поражения электрическим током и электрического пожара)
  • Нагрузочные характеристики, такие как двигатели, люминесцентное освещение, светодиодное освещение, трансформаторы низкого / низкого напряжения

Следующие примечания относятся к выбору автоматического выключателя низкого напряжения для использования в распределительных сетях.

Выбор номинального тока в зависимости от температуры окружающей среды

Номинальный ток автоматического выключателя определяется для работы при заданной температуре окружающей среды, как правило:

  • 30 ° C для выключателей бытового типа в соответствии с IEC 60898 серия
  • 40 ° C по умолчанию для автоматических выключателей промышленного типа в соответствии с серией IEC 60947. Однако может быть предложено другое значение.

Характеристики этих выключателей при различной температуре окружающей среды в основном зависят от технологии их расцепителей (см. Рис. х47).

Рис. H47 - Температура окружающей среды

Некомпенсированные термомагнитные расцепители

Автоматические выключатели с некомпенсированными тепловыми расцепителями имеют уровень тока отключения, который зависит от температуры окружающей среды.

Автоматические выключатели с некомпенсированными тепловыми отключающими элементами имеют уровень тока отключения, который зависит от окружающей температуры. Если выключатель установлен в кожухе или в горячем месте (котельная и т. Д.), Ток, необходимый для отключения выключателя при перегрузке, будет значительно снижен.Когда температура, при которой находится выключатель, превышает его эталонную температуру, его номинальные характеристики будут «снижены». По этой причине производители выключателя предоставляют таблицы, в которых указаны факторы, которые следует применять при температурах, отличных от эталонной температуры выключателя. Из типичных примеров таких таблиц (см. Рис. h49) можно заметить, что более низкая температура, чем эталонное значение, приводит к повышению номинальной мощности автоматического выключателя. Кроме того, небольшие выключатели модульного типа, устанавливаемые рядом, как обычно показано на рис. , рис. h34, обычно устанавливаются в небольшой закрытый металлический корпус.В этой ситуации взаимный нагрев при прохождении нормальных токов нагрузки обычно требует их уменьшения в 0,8 раза.

Пример

Какой рейтинг (In) следует выбрать для iC60 N?

  • Защита цепи, максимальный ток нагрузки которой оценивается в 34 А
  • Устанавливается бок о бок с другими выключателями в закрытой распределительной коробке
  • При температуре окружающей среды 60 ° C

Автоматический выключатель iC60N с номиналом 40 А будет снижен до 38.2 А в окружающем воздухе при 60 ° C (см. Рисунок h49). Однако, чтобы обеспечить взаимный нагрев в замкнутом пространстве, необходимо использовать указанный выше коэффициент 0,8, так что 38,2 x 0,8 = 30,5 A, что не подходит для нагрузки 34 A.

A, автоматический выключатель на 50 A, поэтому номинальный ток (пониженный) составляет 47,6 x 0,8 = 38 A.

Компенсированные термомагнитные расцепители

Эти расцепители включают биметаллическую компенсирующую полосу, которая позволяет регулировать уставку тока срабатывания при перегрузке (Ir или Irth) в пределах указанного диапазона, независимо от температуры окружающей среды.

Например:

  • В некоторых странах система TT является стандартной для низковольтных распределительных систем, а бытовые (и аналогичные) установки защищены на рабочем месте автоматическим выключателем, предоставленным органом электроснабжения. Этот выключатель, помимо защиты от опасности косвенного прикосновения, срабатывает при перегрузке; в этом случае, если потребитель превышает текущий уровень, указанный в его контракте на поставку с энергетическим органом. Автоматический выключатель (≤ 60 A) рассчитан на диапазон температур от - 5 ° C до + 40 ° C.
  • Выключатели
  • НН на номинальные токи ≤ 630 A обычно оборудуются компенсированными расцепителями для этого диапазона (от -5 ° C до + 40 ° C)

Примеры таблиц, в которых указаны значения пониженного / повышенного тока в зависимости от температуры для цепи -выключатели с некомпенсированными тепловыми расцепителями

Тепловые характеристики выключателя

приведены с учетом сечения и типа проводника (Cu или Al) в соответствии с IEC60947-1, таблицы 9 и 10 и IEC60898-1 и 2, таблица 10.

iC60 (МЭК 60947-2)

Рис.h48 - iC60 (IEC 60947-2) - значения пониженного / повышенного тока в зависимости от температуры окружающей среды

Рейтинг Температура окружающей среды (° C)
(А) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
0,5 0,58 0,57 0.56 0,55 0,54 0,53 0,52 0,51 0,5 0,49 0,48 0,47 0,45
1 1,16 1,14 1,12 1,1 1,08 1,06 1,04 1,02 1 0,98 0,96 0,93 0,91
2 2.4 2,36 2,31 2,26 2,21 2,16 2,11 2,05 2 1,94 1,89 1,83 1,76
3 3,62 3,55 3,48 3,4 3,32 3,25 3,17 3,08 3 2,91 2,82 2,73 2,64
4 4.83 4,74 4,64 4,54 4,44 4,33 4,22 4,11 4 3,88 3,76 3,64 3,51
6 7,31 7,16 7,01 6,85 6,69 6,52 6,35 6,18 6 5,81 5,62 5,43 5,22
10 11.7 11,5 11,3 11,1 10,9 10,7 10,5 10,2 10 9,8 9,5 9,3 9
13 15,1 14,8 14,6 14,3 14,1 13,8 13,6 13,3 13 12,7 12,4 12,1 11,8
16 18.6 18,3 18 17,7 17,3 17 16,7 16,3 16 15,7 15,3 14,9 14,5
20 23 22,7 22,3 21,9 21,6 21,2 20,8 20,4 20 19,6 19,2 18,7 18,3
25 28.5 28,1 27,6 27,2 26,8 26,4 25,9 25,5 25 24,5 24,1 23,6 23,1
32 37,1 36,5 35,9 35,3 34,6 34 33,3 32,7 32 31,3 30,6 29,9 29,1
40 46.4 45,6 44,9 44,1 43,3 42,5 41,7 40,9 40 39,1 38,2 37,3 36,4
50 58,7 57,7 56,7 55,6 54,5 53,4 52,3 51,2 50 48,8 47,6 46,3 45
63 74.9 73,5 72,1 70,7 69,2 67,7 66,2 64,6 63 61,4 59,7 57,9 56,1

Compact NSX100-250 с расцепителями TM-D или TM-G

Рис. H49 - Compact NSX100-250, оснащенный расцепителями TM-D или TM-G - номинальные / повышенные значения тока в зависимости от температуры окружающей среды

Рейтинг Температура окружающей среды (° C)
(А) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
16 18.4 18,7 18 18 17 16,6 16 15,6 15,2 14,8 14,5 14 13,8
25 28,8 28 27,5 25 26,3 25,6 25 24,5 24 23,5 23 22 21
32 36.8 36 35,2 34,4 33,6 32,8 32 31,3 30,5 30 29,5 29 28,5
40 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34
50 57.5 56 55 54 52,5 51 50 49 48 47 46 45 44
63 72 71 69 68 66 65 63 61,5 60 58 57 55 54
80 92 90 88 86 84 82 80 78 76 74 72 70 68
100 115 113 110 108 105 103 100 97.5 95 92,5 90 87,5 85
125 144 141 138 134 131 128 125 122 119 116 113 109 106
160 184 180 176 172 168 164 160 156 152 148 144 140 136
200 230 225 220 215 210 205 200 195 190 185 180 175 170
250 288 281 277 269 263 256 250 244 238 231 225 219 213

Электронные расцепители

Электронные расцепители очень стабильны при изменении температурных уровней.

Важным преимуществом электронных расцепителей является их стабильная работа в изменяющихся температурных условиях.Однако само распределительное устройство часто налагает эксплуатационные ограничения при повышенных температурах, поэтому производители обычно предоставляют рабочую диаграмму, связывающую максимальные значения допустимых уровней тока срабатывания с температурой окружающей среды (см. , рис. h50).

Кроме того, электронные расцепители могут предоставлять информацию, которая может использоваться для лучшего управления распределением электроэнергии, включая энергоэффективность и качество электроэнергии.

Рис. H50 - Снижение номинальных характеристик автоматического выключателя Masterpact MTZ2 в зависимости от температуры

Тип выдвижения Masterpact МТЗ2 Н1 - х2 - х3 - х4 -L1 -х20
08 10 12 16 20 [а] 20 [b]
Температура окружающей среды (° C)
Спереди или сзади по горизонтали 40 800 1000 1250 1600 2000 2000
45
50
55
60 1900
65 1830 1950
70 1520 1750 1900
Задняя вертикальная 40 800 1000 1250 1600 2000 2000
45
50
55
60
65
70
  1. ^ Тип: h2 / h3 / h4
  2. ^ Тип: L1

Выбор мгновенного или кратковременного порога срабатывания

На рисунке h51 ниже приведены основные характеристики расцепителей мгновенного действия или с кратковременной задержкой.

Рис. H51 - Различные устройства отключения, мгновенные или с кратковременной задержкой

Тип Расцепитель Приложения
Низкое значение

тип B

  • Источники, вырабатывающие низкие уровни тока короткого замыкания (резервные генераторы)
  • Длинные отрезки линии или кабеля
Стандартная настройка

тип C

  • Защита цепей: общий
Высокая установка

типа D или K

  • Защита цепей с высокими начальными уровнями переходного тока (например,г. двигатели, трансформаторы, резистивные нагрузки)
12 дюймов

типа МА

  • Защита двигателей с помощью контакторов и защита от перегрузки

Выбор автоматического выключателя в соответствии с предполагаемым током короткого замыкания

Установка низковольтного выключателя требует, чтобы его отключающая способность при коротком замыкании (или отключающая способность автоматического выключателя вместе с соответствующим устройством) была равна или превышала расчетный ожидаемый ток короткого замыкания в точке его установки.

Установка автоматического выключателя в установке низкого напряжения должна соответствовать одному из двух следующих условий:

  • Либо иметь номинальную отключающую способность при коротком замыкании Icu (или Icn), которая равна или превышает ожидаемый ток короткого замыкания, рассчитанный для точки установки, либо
  • Если это не так, быть связанным с другим устройством, расположенным выше по потоку и имеющим требуемую отключающую способность при коротком замыкании

Во втором случае характеристики двух устройств должны быть согласованы таким образом, чтобы энергия, разрешенная для прохождения через вышестоящее устройство, не должна превышать той, которую может выдержать последующее устройство и все связанные с ним кабели, провода и другие компоненты без каких-либо повреждений.Этот метод с успехом применяется в:

  • Объединения предохранителей и автоматических выключателей
  • Объединения токоограничивающих автоматических выключателей и стандартных автоматических выключателей.

Метод известен как «каскадирование» (см. «Координация между автоматическими выключателями»).

Автоматические выключатели для IT-систем

В системе IT автоматические выключатели могут столкнуться с необычной ситуацией, называемой двойным замыканием на землю, когда второе замыкание на землю происходит в присутствии первого замыкания на противоположной стороне автоматического выключателя (см. Рисунок h52).

В этом случае автоматический выключатель должен устранить короткое замыкание с помощью межфазного напряжения на одном полюсе вместо напряжения между фазой и нейтралью. В такой ситуации отключающая способность выключателя может быть изменена.

Приложение H стандарта IEC60947-2 рассматривает эту ситуацию, и автоматический выключатель, используемый в системе IT, должен быть испытан в соответствии с этим приложением.

Если автоматический выключатель не был испытан в соответствии с данным приложением, на паспортной табличке должна использоваться маркировка с помощью символа.

Правила некоторых стран могут добавлять дополнительные требования.

Рис. H52 - Ситуация двойного замыкания на землю

Выбор автоматических выключателей в качестве главных вводов и фидеров

Установка с питанием от одного трансформатора

Если трансформатор расположен на подстанции потребителя, согласно определенным национальным стандартам требуется автоматический выключатель низкого напряжения, в котором разомкнутые контакты четко видны, например: выкатной автоматический выключатель.

Пример

(см. рис. х53)

Какой тип автоматического выключателя подходит для главного автоматического выключателя установки, питаемой от трехфазного трансформатора среднего / низкого напряжения (400 В) 250 кВА на подстанции потребителя?

В трансформаторе = 360 А

Isc (3 фазы) = 9 кА

Compact NSX400N с регулируемым диапазоном отключающих устройств от 160 до 400 А и отключающей способностью при коротком замыкании (Icu) 50 кА будет подходящим выбором для этой работы.

Рис. H53 - Пример трансформатора на подстанции потребителя

Установка с питанием от нескольких трансформаторов параллельно

(см. рис. х54)

  • Каждый выключатель фидера CBP должен быть способен отключать полный ток короткого замыкания от всех трансформаторов, подключенных к шинам: Isc1 + Isc2 + Isc3
  • Главные автоматические выключатели CBM должны быть способны выдерживать максимальный ток короткого замыкания (например) Isc2 + Isc3 только для короткого замыкания, расположенного на стороне входа CBM1.

Из этих соображений будет видно, что автоматический выключатель наименьшего трансформатора будет подвергаться наибольшему уровню тока короткого замыкания в этих обстоятельствах, в то время как автоматический выключатель наибольшего трансформатора пройдет наименьший уровень короткого замыкания. - ток цепи

  • Номинальные параметры CBM должны выбираться в соответствии с номинальными значениями кВА соответствующих трансформаторов.

Рис.h54 - Трансформаторы параллельно

Примечание: Существенные условия для успешной работы трехфазных трансформаторов, включенных параллельно, можно резюмировать следующим образом:

1. фазовый сдвиг напряжений от первичного к вторичному должен быть одинаковым во всех параллельно соединяемых блоках.

2. Соотношение напряжения холостого хода между первичной и вторичной обмотками должно быть одинаковым во всех блоках.

3. Напряжение полного сопротивления короткого замыкания (Zsc%) должно быть одинаковым для всех устройств.

Например, трансформатор 750 кВА с Zsc = 6% будет правильно разделять нагрузку с трансформатором 1000 кВА с Zsc 6%, т.е.е. трансформаторы будут загружены автоматически пропорционально их номинальной мощности в кВА. Для трансформаторов с номинальным коэффициентом мощности более 2 параллельная работа не рекомендуется.

На рисунке h56 для наиболее обычного расположения (2 или 3 трансформатора с одинаковой мощностью кВА) указаны максимальные токи короткого замыкания, которым подвергаются основные и главные выключатели (CBM и CBP соответственно, на рис. , рисунок h55). Он основан на следующих гипотезах:

  • Мощность трехфазного короткого замыкания на стороне СН трансформатора составляет 500 МВА
  • Трансформаторы стандартные 20/0.Распределительные устройства 4 кВ в соответствии с перечнем
  • Кабели от каждого трансформатора до его выключателя низкого напряжения состоят из 5 метров одножильных проводов
  • Между каждым CBM входящей цепи и каждым CBP исходящей цепи имеется 1 метр сборной шины
  • Распределительное устройство устанавливается в закрытом распределительном щите, устанавливаемом на полу, при температуре окружающего воздуха 30 ° C.

Пример

(см. рисунок h55)

  • Выбор автоматического выключателя для режима CBM :
Для трансформатора 800 кВА In ​​= 1155 A; Icu (минимум) = 38 кА (из Рисунок h56), CBM, указанный в таблице, представляет собой Compact NS1250N (Icu = 50 кА)
  • Выбор автоматического выключателя для режима CBP :
с.c. Отключающая способность (Icu), необходимая для этих автоматических выключателей, указана на рис. h56 как 56 кА.
Рекомендуемым выбором для трех исходящих цепей 1, 2 и 3 будут токоограничивающие автоматические выключатели типов NSX400 L, NSX250 L и NSX100 L. Номинальное значение Icu в каждом случае = 150 кА.
Эти автоматические выключатели обладают следующими преимуществами:
  • Полная селективность с выключателями на входе (CBM)
  • Использование «каскадного» метода с связанной с ним экономией на всех последующих компонентах

Рис.h55 - Трансформаторы параллельно

Рис. H56 - Максимальные значения тока короткого замыкания, прерываемые автоматическими выключателями ввода и фидера (CBM и CBP соответственно) для нескольких трансформаторов, включенных параллельно

Количество и номинальная мощность трансформаторов 20 / 0,4 кВ Минимальная отключающая способность основных выключателей (Icu) кА Главные автоматические выключатели (CBM), полная селективность с исходящими автоматическими выключателями (CBP) Минимальная отключающая способность основных выключателей (Icu) кА Номинальный ток In главного автоматического выключателя (CPB) 250A
2 х 400 14 МТЗ1 08х2 / МТЗ2 08Н1 / НС800Н 28 NSX100-630F
3 х 400 28 МТЗ1 08х2 / МТЗ2 08Н1 / НС800Н 42 NSX100-630N
2 х 630 22 МТЗ1 10х2 / МТЗ2 10Н1 / НС1000Н 44 NSX100-630N
3 х 630 44 МТЗ1 10х3 / МТЗ2 10Н1 / НС1000Н 66 NSX100-630S
2 х 800 19 МТЗ1 12х2 / МТЗ2 12Н1 / НС1250Н 38 NSX100-630N
3 х 800 38 МТЗ1 12х2 / МТЗ2 12Н1 / НС1250Н 57 NSX100-630H
2 х 1000 23 МТЗ1 16х2 / МТЗ2 16Н1 / НС1600Н 46 NSX100-630N
3 X 1000 46 МТЗ1 16х3 / МТЗ2 16х2 / НС1600Н 69 NSX100-630H
2 х 1250 29 МТЗ2 20Н1 / НС2000Н 58 NSX100-630H
3 X 1250 58 МТЗ2 20х2 / НС2000Н 87 NSX100-630S
2 х 1600 36 МТЗ2 25Н1 / НС2500Н 72 NSX100-630S
3 х 1600 72 МТЗ2 25х3 / НС2500Х 108 NSX100-630L
2 х 2000 45 МТЗ2 32х2 / НС3200Н 90 NSX100-630S
3 X 2000 90 МТЗ2 32х3 135 NSX100-630L

Выбор выключателей фидера и выключателей конечного контура

Уровни тока короткого замыкания в любой точке установки можно узнать из таблиц.

Использование таблицы G42

Из этой таблицы можно быстро определить значение трехфазного тока короткого замыкания для любой точки установки, зная:

  • Значение тока короткого замыкания в точке перед током, предназначенным для соответствующего выключателя
  • Длина, гр.s.a., а также состав проводников между двумя точками

Затем можно выбрать автоматический выключатель, рассчитанный на отключающую способность при коротком замыкании, превышающую табличное значение.

Детальный расчет уровня тока короткого замыкания

Для более точного расчета тока короткого замыкания, в частности, когда отключающая способность выключателя по току короткого замыкания немного меньше значения, указанного в таблице, необходимо использовать метод, указанный в разделе Ток короткого замыкания. .

Двухполюсные выключатели (для фазы и нейтрали) только с одним защищенным полюсом

Эти выключатели обычно снабжены устройством защиты от сверхтоков только на фазном полюсе и могут использоваться в схемах TT, TN-S и IT. Однако в ИТ-схеме необходимо соблюдать следующие условия:

  • Условие (B) таблицы в Рисунок G68 для защиты нейтрального проводника от перегрузки по току в случае двойного замыкания
  • Номинальное значение отключения по току короткого замыкания: 2-полюсный выключатель фаза-нейтраль должен быть способен отключать на одном полюсе (при межфазном напряжении) ток двойного замыкания
  • Защита от непрямого прикосновения: эта защита обеспечивается согласно правилам для ИТ-схем
.

IEC 60947-2 страхование «от всех рисков» для автоматических выключателей

IEC 60947-2 устраняет риски и обеспечивает безопасность и надежность. Количество ее требований выросло, чтобы идти в ногу с развивающимися технологиями и потребностями в надежности распределения электроэнергии.

Автоматический выключатель категорий A и B

Стандарт устанавливает две категории селективности главного автоматического выключателя: A и B.
Категория A: Эти автоматические выключатели обычно представляют собой миниатюрные автоматические выключатели (MCB) и автоматические выключатели в литом корпусе (MCCB).Они работают на выходе из розетки окончательного распределения. В случае короткого замыкания они немедленно отключаются.
Категория B: Эти автоматические выключатели обладают отключающей способностью. Они не обязательно срабатывают в случае короткого замыкания, которое позволяет выключателям, расположенным ниже по цепи, отключиться. Их место во входных коммутаторах.

Icu и Ics: важны для эксплуатационной надежности

Автоматические выключатели обеих категорий должны обеспечивать надежность. Два требования IEC 60947-2, обеспечивающие надежность:
• Предельная отключающая способность (Icu)
• Рабочая отключающая способность (Ics)
Icu - это максимальный ток короткого замыкания, который автоматический выключатель может отключить без повреждений.Этот максимум может составлять 6000 или 10 000 ампер. Или, когда дело доходит до MCCB, до 200kamp. Однако, в некотором смысле, Icu - это, по сути, показатель качества для определенного номинального напряжения.
И здесь на помощь приходит Ics. Он выражается в процентном отношении к Icu и сообщает вам максимальный ток короткого замыкания, если автоматический выключатель может сломаться три раза и при этом продолжить нормальную работу. Чем выше lcs, тем надежнее выключатель.

Пригодность для изоляции: видеть - значит поверить

Среди требований, которые должны быть видны даже на установленном автоматическом выключателе, - это соответствие видимой изоляции.Это особенно важно. Если выключатель выключен, это должно быть заметно. Он не должен указывать иное, если контакты не разомкнуты. Другими словами, это доказательство изоляции.

Индикация положительного контакта. Независимый механизм (зеленая полоса) показывает, что цепь полностью изолирована

Степень загрязнения: должна быть во всех спецификациях

Требование, которое я считаю особенно важным и не часто встречающееся в общих спецификациях, - это степень загрязнения.Он определяет, в какой среде могут быть установлены автоматические выключатели. В доме, где нет пыли и влажности, автоматический выключатель удобен. Но, например, в уличной общественной установке или на производственном предприятии будет пыль. Это может вызвать токи утечки, повлиять на электрические свойства и привести к возникновению опасной дуги.
Я говорю полезное практическое правило для бытовых применений: устройства должны иметь степень загрязнения 2. На мой взгляд, это правильный уровень для приложений с низким уровнем загрязнения, не проводящих электричество.Для более тяжелых условий эксплуатации, например распределительных щитов для коммунальных служб и заводов, степень загрязнения 3 является обязательной. Это означает, что автоматические выключатели выдерживают токопроводящие загрязнения, пыль, влажность и т. Д.

Оценка соответствия и сертификация, независимые и обязательные
IEC 60947-2 устанавливает еще много требований. Я рассмотрю их в части 3. Но сначала я хотел бы подчеркнуть один момент.
Дело в том, что все автоматические выключатели должны пройти оценку соответствия и пройти сертификацию на соответствие требованиям в независимых лабораториях с хорошей репутацией.Стандарт фактически устанавливает тесты на соответствие - очень близкие к условиям эксплуатации, - которые должны проходить автоматические выключатели.

> См. МЭК 60947-2 «Страхование от всех рисков» для автоматических выключателей - Часть 1

> См. МЭК 60947-2 «Страхование от всех рисков» для автоматических выключателей - Часть 3

.

Смотрите также