Отключение КЗ в сети 0,4 кВ защитой от перегрузки

Недавно столкнулся с вопросом — можно ли отключать короткие замыкания в групповых сетях 0,4 кВ защитой от перегрузки? Т.е. не электромагнитным элементом автоматического выключателя (отсечкой), а его тепловым расцепителем.

Требования ПУЭ к отключению КЗ в сетях с заземлением TN

С одной стороны тепловой расцепитель предназначен для защиты от перегрузки, а не коротких замыканий. С другой стороны для цепей питающих щиты (например, отходящих линий от ГРЩ) ПУЭ 1.7.79 допускает отключение КЗ за время не более 5 с. А такие времена в принципе возможны для теплового расцепителя (см. Рис.1).

 

Рис.1 Стандартная характеристика автомата 0,4 кВ (из каталога компании ABB)

Да и в некоторых источниках рассматривают этот вариант отключения, рекомендуя при этом проверять коэффициент чувствительности по отношению к току расцепителя (3 для обычных цепей и 6 для взрывозащищенных помещений).

Поэтому, с точки зрения требований норм и правил жесткого запрета нет. Но есть один важный момент, который вы должны обязательно учитывать — тепловой спад тока КЗ. Об этом мы поговорим в данной статье.

 

 Что такое тепловой спад тока КЗ?

Кабели в сетях 0,4 кВ обладают преимущественно активным сопротивлением. При этом, из-за низкого напряжения, в таких сетях протекают достаточно большие токи КЗ, которые быстро нагревают кабель. Вследствие этого активное сопротивление кабеля увеличивается, а токи КЗ, соответственно, уменьшаются. 

При малых временах отключения (<0,1 c) этот эффект не так заметен, но при увеличении времени начинает играть огромную роль.

Рис. 2

На Рис. 2 приведена вырезка из ГОСТ 28249-93, где показано номограмма влияния теплового спада тока КЗ на активное сопротивление кабеля (Rк). Коэффициент С — это то, на что вы должны умножить Rк, чтобы получить его правильное значение по истечении определенного времени.

Например, активное сопротивление медного кабеля сечением 16 кв.мм при токе короткого замыкания 2 кА за 1,5 секунды увеличится примерно в 1,3 раза (на графике — вторая кривая слева). С учетом того, что для такого кабеля полное сопротивление примерно равно активному, то и ток КЗ уменьшится почти в 1,3 раза. Как видно влияние нагрева кабелей токами КЗ очень существенно.

 

Влияние теплового спада тока КЗ на время отключения

Если вы отключаете КЗ с большой выдержкой времени, то вы должны пересчитать токи с учетом увеличения сопротивления кабеля. Представьте, что будет, если отключать КЗ с выдержкой 5 с. Ток КЗ, к моменту отключения, может снизится в 1,5-2 раза.

Брать каталожные удельные активные сопротивления нельзя (они обычно даются при 20 С), иначе время отключения будет гораздо больше, чем вы определите по кривой расцепителя. Это может привести к повреждению кабеля, пожарам и другим неприятным последствиям. По крайней мере вы можете выйти за 5 с и нарушить ПУЭ 1.7.79, а ПУЭ нарушать нельзя.

Рис. 3. Влияние нагрева кабеля на время отключения тока КЗ

На Рисунке 3 видно, что если рассчитать ток КЗ по каталожным данным, то мы укладываемся в 5 с. Но это ошибка потому, что к моменту отключения этот ток будет гораздо ниже, а следовательно время может быть больше 5 с.

Стоит отметить, что стандартные модульные автоматы (характеристики В, С) имеют время отключения теплового расцепителя всегда больше 5 с и вопрос отпадает сам собой.

То же самое относится к термомагнитным расцепителям в автоматах в литом корпусе. Например, на Рис. 4 представлена характеристика расцепителя TM-D производства Шнайдер Электрик

Рис. 4. Характеристика расцепителя ТМ-D (из каталога Шнайдер Электрик)

Однако, некоторые характеристики модульных автоматов (например, характеристика D) имеют участок с временами отключения тепловой защитой менее 5 с. То же самое касается электронных расцепителей (например, Micrologic от Шнайдер Электрик), где настройка уставок выполняется очень гибко.

Рис. 5. Характеристика расцепителя Micrologic 5.2 (из каталога Шнайдер Электрик)

 

Термическая стойкость кабеля

Отдельный вопрос — это термическая стойкость кабеля при таких временах отключения. Не факт, что кабель пройдет эту проверку, но вы можете попробовать все посчитать и убедиться сами.

Для энергетических объектов не забываем про проверку кабелей на невозгораемость.

 

Какие выводы?

Основной вывод в том, что не стоит использовать устройство не по назначению) Если написано, что характеристика защищает от перегрузки, то не нужно пытаться применить ее для защиты от коротких замыканий.

Знаю, совет звучит банально, но именно типовые решения делают электроустановку более надежной, а все нестандартные подходы резко увеличивают вероятность ошибки.

Ну, а уж если вы решились на эксперименты, то должны учесть все возможные моменты и, уж конечно, ни про какие упрощенные расчеты речи быть не может. Считаем все параметры максимально подробно и при малейшем сомнении отказываемся от сомнительного решения в пользу типового.

По факту от КЗ должна защищать отсечка автомата, которая работает практически мгновенно. Быстрое отключение автомата решает большинство проблем, перечисленных выше.

У отсечки должна быть нормальная чувствительность к минимальным токам КЗ (обычно не менее 1,5), и если вдруг она оказалась недостаточной, то это не повод переходить на перегрузочную кривую. Это повод искать средства увеличения чувствительности выключателя.

Ну, а о том, как повысить чувствительность автомата к токам КЗ мы поговорим в следующий раз. В том числе в моем новом курсе «Защита сетей 0,4 кВ автоматическими выключателями», который выйдет в августе.

Всего хорошего!

Отключение КЗ в сети 0,4 кВ защитой от перегрузки: 2 комментария

  1. Дмитрий. Во всем прав. Средне статистический ТКЗ в квартирах -300-400А на дальной розетке
    при сечении 2,5. С класс хороший вариант, срабатывания отсечки 5-10 номиналов, но при прогрузке состовляет 7-8 номиналов много раз проверенно. А в промышленности, там не хилые токи,примерно 2500кВА 30-40кА

  2. Добрый день, коллеги.
    Если не обеспечивается чувствительность по мгновенной токовой отсечке, можно ли считать чувствительность по ступени Isd (cелективная токовая отсечка) ? В номенклатуре для выключателей SE (NSX) время ступени срабатывания Ii (10 — 50 ms), Isd (20 — 500 ms) .

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

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