Чудеса ПУЭ 3.1. Братья-расцепители

Если внимательно посмотреть пункт ПУЭ 3.1.11, то можно увидеть очертания цифровой подстанции…

Ну, ладно — нельзя) Если вы интересуетесь ЦПС, то в конце года я сделаю курс по базовым понятиям Цифровой подстанции согласно МЭК-61850, а сегодня мы будем разбираться с одним старым, но интересным пунктом ПУЭ. 

Есть в этом пункте неприметная, на первый взгляд, особенность, которая может сильно повлиять на защиту кабелей 0,4 кВ от перегрузки. Эта особенность состоит в  разных условиях проверки уставок для регулируемых и нерегулируемых расцепителей автоматических выключателей. О там как этих братьев-близнецов разбросало по разным методикам расчета мы и поговорим в данной статье.

 

“Не брат ты мне!”

Предоставим слово самим ПУЭ:

”3.1.11. В сетях, защищаемых от перегрузок (см. 3.1.10), проводники следует выбирать по расчетному току, при этом должно быть обеспечено условие, чтобы по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам, приведенным в таблицах гл. 1.3, аппараты защиты имели кратность не более:

100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки) — для проводников всех марок;

100% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой — для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией; …”

Помимо довольно запутанного основного определения (я читал раза три, чтобы въехать о чем это) можно увидеть, что есть деление на нерегулируемые и регулируемые расцепители, и для них приняты разные условия проверки. Наверное есть какие-то существенные различия между этими устройствами, чтобы были приняты такие серьезные различия в методиках? Давайте разберемся с этим вопросом.

 

Автоматы с нерегулируемыми и регулируемыми расцепителями.

Токовая уставка расцепителя автомата 0,4 кВ обозначается как Ir и для некоторых устройств может изменяться в достаточно широких пределах по отношению к номинальному току автомата. Например, для термомагнитных расцепителей этот диапазон обычно равен (0,7-1)*In, для современных электронных — (0,4-1)*In. Это и есть автоматы с “расцепителем с регулируемой характеристикой”

На Рис. 1 представлена времятоковая характеристика такого автомата  — Compact NSX с расцепителем TM-D. 

Рис.1 Характеристика срабатывания расцепителя TM-D и его контрольные токи. (из каталога Compact NSX 100-630 А, Schneider Electric)

Весь график на Рис.1 построен в относительных единицах тока Ir, о чем свидетельствует надпись внизу. То есть сначала вы выбираете Ir в долях от In и после уже смотрите характеристику отключения расцепителя на Рис.1 в долях Ir.

На Рис.1 есть три характерных точки для теплового расцепителя (это наша защита от перегрузки кабеля согласно ПУЭ 3.1.11):

  • Это сам номинальный ток расцепителя Ir; 
  • Ток гарантированного нерасцепления Int, равный 1,05*Ir;
  • Ток гарантированного расцепления It (он же ток трогания расцепителя), равный 1,2*Ir.

Искомый проверочный ток для защиты от перегрузки кабеля согласно ПУЭ 3.1.11 — это ток трогания It, т.е. ток при котором расцепитель гарантированно отключит выключатель в течении контрольного времени. Запомним это результат.

 

Теперь приведем пример автомата с “расцепителем с нерегулируемой характеристикой”. Для этого подойдет обычный модульный автомат iC60 и его времятоковая характеристика при контрольной температуре (30 гр.С). Характеристика отключения (B,C,D) может быть любая — она нас сейчас не интересует.

У такого автомата ток номинальный ток расцепителя равен номинальному току автомата, Ir=In.Тогда согласно характеристики на Рис.2 получим те же три точки, характерные для любого расцепителя:

  • Номинальный ток расцепителя Ir; 
  • Ток гарантированного нерасцепления Int, равный 1,13*Ir;
  • Ток гарантированного расцепления It (он же ток трогания расцепителя), равный 1,45*Ir.

Но в этом случае, согласно тому же пункту ПУЭ, проверочным током будем именно номинальный ток расцепителя Ir, а не It. То есть ток, который отличается на 45% от того, что использовался бы при регулируемом расцепителе! Можете еще раз прочитать определение в п.3.1.11. и убедиться самостоятельно.

Внимание вопрос: если физический смысл характеристик обоих типов расцепителей абсолютно одинаковый, то почему есть разница в методиках их проверки по условиям защиты от перегрузки? Как возможность регулирования Ir может влиять на контрольный ток проверки? И вообще, какого черта?

Первый раз, когда я это увидел, я подумал, что у меня поехала крыша и мне пора заканчивать с расчетами уставок. Потому, что согласно этому пункту получалось, что я ничего не понимаю в этом деле. Потом я решил докопаться до сути вопроса и узнать, кто же разлучил этих братьев-расцепителей. Я начал рыть в этих ваших интернетах всю доступную информацию. Шли годы… И вот наконец я обнаружил первоисточник. Устраивайтесь поудобнее, сейчас будет развязка

 

Расцепители и политика

С большой долей вероятности могу предположить, что братья-расцепители стали жертвой развала СССР и вот почему. 

Похоже, что основным разработчиком главы ПУЭ 3.1 был НИПИ Тяжпромэлектропроект им. Ф.Б.Якубовского. Он же выпустил Пособие к Главе 3.1 ПУЭ, где, помимо всего прочего, дал пояснения к пункту 3.1.11. В самом конце этого пояснения есть Замечание, которое я приведу здесь:

 

9. Замечание

В главе 3.1 ПУЭ существует различный подход к автоматическим выключателям с нерегулируемой и регулируемой обратно зависимой от тока характеристикой: в первом случае чувствительность защиты связывается с номинальным током расцепителя, во втором — с током трогания расцепителя (током срабатывания).

Такое различие в подходах вызвано опасением, что для регулируемой характеристики кратность тока срабатывания по отношению к номинальному может быть значительно увеличена по сравнению с кратностью, принятой для нерегулируемой характеристики. На самом же деле, для всех выключателей в табл. 1 эта кратность изменяется в сравнительно небольших пределах (1,2-1,35), а главное, никак не связана с возможностью регулирования характеристик. Поэтому в требованиях ПУЭ трудно найти строгую логику, и в наших примерах отнесение характеристик автоматических выключателей к регулируемым или нерегулируемым является довольно условным.

Чтобы устранить эту нечеткость, в новой редакции главы 3.1, подготовленной для 7-го издания ПУЭ,требования к чувствительности защиты связываются с током срабатывания расцепителя, независимо от того, регулируемой или нерегулируемой является характеристика автоматического выключателя

Самые значимые обороты я выделил жирным — эти правки мои. Остальное, как оно есть. 

Что тут сказать? Все мы ошибаемся, главное вовремя это исправить. Но вот время-то похоже и оказалось неподходящим для таких мероприятий.Посмотрите на титульник этого Пособия и год его выпуска.

Сдается мне, что все эти начинания с воссоединением братьев-расцепителей так и остались идеей на бумаге. 1991-ый год был не самым удачным в отношении развития нашей электроэнергетики в целом и совершенствования технической документации в частности.

И сейчас, если строго следовать ПУЭ, то расчет получается бредовым, а если все-таки брать ток трогания для всех расцепителей, то сослаться просто не на что. Такая вот печальная история.

Но если вы думаете, что это единственный косяк в Главе 3.1, то очень сильно ошибаетесь. Это даже не главный косяк) Есть еще как минимум один, и вот он просто эпичный! 

Если хотите услышать новую историю по этой теме, то ставьте плюсы к этой статье, пишите комментарии и делитесь ей в соцсетях. Если интерес будет, то напишу)

Всем успешных расчетов и согласования!

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.