Выбор уставки автоматического выключателя

Основные критерии выбора

Итак, рассмотрим, как правильно подобрать наиболее важные параметры устройства для защиты проводки в доме и квартире.

1. Ток КЗ. Чтобы выбрать автоматический выключатель по току короткого замыкания, необходимо учитывать важное условие – правилами ПУЭ автоматы с наибольшей отключающей способностью менее 6 кА запрещаются. На сегодняшний день устройства могут иметь номиналы 3; 4,5; 6 и 10 кА. Если Ваш дом размещен рядом с трансформаторной подстанцией, нужно выбрать автоматический выключатель, срабатывающий при предельном коротком замыкании в 10 кА. В остальных случаях вполне достаточно подобрать коммутационный аппарат номиналом 6000 Амер.
2. Номинальный ток (рабочий). Следующий, не менее важный критерий выбора автомата для дома – по номинальному току. Данная характеристика отображает значение тока, свыше которого произойдет разъединение цепи и, соответственно, защита электропроводки от перегрузок. Чтобы выбрать подходящее значение (оно может быть 10, 16, 32, 40А и т.д.), необходимо опираться на сечение кабеля домашней проводки и мощность потребителей электроэнергии. Именно от того, насколько большой ток способны пропустить жилы через себя и в то же время, какая суммарная мощность всей бытовой техники, будет зависеть рабочий ток устройства коммутации. В данном случае для выбора подходящей характеристики автоматического выключателя рекомендуем сначала определить сечение кабеля в Вашем доме либо квартире, после чего руководствоваться данными таблицами:

Рекомендуем также просмотреть видео инструкцию, в которой предоставлены все необходимые таблицы и формулы для выбора автоматического выключателя по току, мощности и сечению кабеля:

Перечисленные критерии выбора автоматического выключателя являются основными, и первым делом обращайте внимание на данные параметры. Следует отметить, что экономить на автоматах очень глупо! Разница между качественным изделием (от производителя ABB либо Schneider Electric) и подделкой не слишком велика, если учитывать, что на кону стоит Ваш дом и, что более важно – жизнь!

Недопустимые ошибки при покупке

Существует несколько ошибок, которые могут допустить электрики-новички при выборе автоматического выключателя по силе тока и нагрузке. Если Вы неправильно выберите защитную автоматику, даже немного «промахнувшись» с номиналом, это может повлечь за собой множество неблагоприятных последствий: срабатывание автомата при включении электроприбора, электропроводка не выдержит токовые нагрузки, срок службы выключателя быстро сократиться и т.д.

• Первое и самое важное, что вы должны знать — во время заключения договора новые абоненты заказывают энергетическую мощность своего присоединения. От этого технический отдел производит расчет и выбирает в каком месте будет происходить подключение и сможет ли оборудование, линии, ТП выдержать нагрузку. Также по заявленной мощности рассчитывается сечение кабеля и номинал защитного автомата. Для квартирных абонентов недопустимо самовольное увеличение нагрузки на ввод без его модернизации, поскольку по проекту уже заявлена мощность и проложен питающей кабель. В общем номинал вводного автомата выбираете не вы, а технический отдел. Если в итоге вы захотите выбрать более мощный автоматический выключатель, все должно согласовываться.
• Всегда ориентируйтесь не на мощность бытовой техники, а на электропроводку. Не стоит осуществлять выбор автомата только по характеристикам электроприборов, если проводка старая. Опасность в том, что если, к примеру, для защиты электроплиты Вы выберите модель на 32А, а сечение старого алюминиевого кабеля способно выдержать только ток в 10А, то Ваша проводка не выдержит и быстро расплавиться, что станет причиной короткого замыкания в сети. Если же Вам нужно выбрать мощный коммутационный аппарат для защиты, первым делом замените электропроводку в квартире на новую, более мощную.
• Если, к примеру, при расчете подходящего номинала автомата по рабочему току у Вас вышло среднее значение между двумя характеристиками – 13,9А (не 10 и не 16А), отдавайте предпочтение большему значению только в том случае, если Вы знаете, что проводка выдержит токовую нагрузку в 16А.
• Для дачи и гаража лучше выбрать автоматический выключатель помощнее, т.к. здесь могут использоваться сварочный аппарат, мощный погружной насос, асинхронный двигатель и т.д. Лучше заранее предусмотреть подключение мощных потребителей, чтобы потом не переплачивать на покупке коммутационного аппарата большего номинала. Как правило, 40А вполне хватает для защиты линии в бытовых условиях применения.
• Желательно подобрать всю автоматику от одного, качественного производителя. В этом случае вероятность какого-либо несоответствия сводится к минимуму.
• Покупайте товар только в специализированных магазинах, а еще лучше – у официального дистрибьютора. В этом случае Вы вряд ли выберите подделку и к тому же, стоимость изделий у прямого поставщика, как правило, немного ниже, чем у посредников.

Вот и вся методика правильного выбора автомата для собственного дома, квартиры и дачи! Надеемся, что теперь Вы знаете, как выбрать автоматический выключатель по току, нагрузке и остальным, не менее важным характеристикам, а также какие ошибки не следует допускать при покупке!

Рекомендуем прочитать:

Автоматический выключатель выбирается исходя из следующих условий:

1. Соответствие номинального напряжения выключателя Uн к номинальному напряжению сети Uс: Uн, Uс. (6.1)

2. Соответствие номинального тока расцепителя Iн.расц номинальному току нагрузки Iдн: Iн.расц , Iдн. (6.2)
3. Соответствие номинального тока расцепителя Iн.расц максимальному рабочему току Iраб.макс группы электроприемников (для вводных выключателей питания сборок и щитов) в длительном режиме: Iн.расц , Iраб.макс. (6.3).

4. Условие предельной коммутационной стойкости (ПКС): каталожное значение ПКС должно быть не менее максимального значения тока короткого замыкания (Iкз.макс), протекающего в цепи в момент расхождения контактов выключателя: ПКС > Iкз.макс. Это необходимо, чтобы автоматический выключатель смог выдержать токовые перегрузки при коротком замыкании в цепи.

Защита от перегрузки

Ток срабатывания защиты от перегрузки определяется из условий возврата защиты после окончания пуска или самозапуска электродвигателя:
где kн – коэффициент надежности, учитывающий некоторый запас по току, неточности настройки и разброс срабатывания защиты (1,0 – для современных АВ фирмы Schneider Electric, 1,15 – для АЕ20, А3700; 1,25 – для А3100, АП-50; 1,2 , 1,35 – для ВА51);

kв – коэффициент возврата защиты.

Защита считается эффективной, если:

Для выключателей с тепловым и электромагнитным (комбинированным) расцепителем условие (6.5) обеспечивается автоматически при выборе номинального тока расцепителя по условию (6.2). Наилучшая защита от перегрузки обеспечивается, если удается подобрать выключатель, имеющий Iн.расц = Iдн. В этом случае, имея в виду, что для термобиметаллических тепловых реле kв = 1, ток срабатывания защиты от перегрузки составит:

Токовая отсечка (для АВ с двухступенчатой ВТХ)

Токовую отсечку выключателя отстраивают от пускового тока электродвигателя, который состоит из периодической составляющей, почти неизменной в течение всего времени пуска, и апериодической составляющей, затухающей в течение нескольких периодов. Несрабатывание отсечки при пуске двигателя обеспечивается выбором токовой отсечки по выражению:

где kн.пуск = kз·kа·kр – коэффициент надежности отстройки отсечки от пускового тока электродвигателя;

1,05 – коэффициент, учитывающий, что в нормальном режиме может быть на 5% выше номинального напряжения электродвигателя;

kз – коэффициент запаса;

kа – коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в пусковом токе электродвигателя;

kр – коэффициент, учитывающий возможный разброс тока срабатывания отсечки относительно уставки.

Мгновенная токовая отсечка (для АВ с трехступенчатой ВТХ)

Для выключателей с трехступенчатой защитной характеристикой мгновенную отсечку выключателя отстраивают от пикового значения пускового тока электродвигателя:

Кроме того, токовая отсечка должна надежно защищать электродвигатель от минимального тока КЗ при повреждении в конце кабельной линии: где (1)

к.R I – минимальный ток однофазного КЗ в конце кабеля, вычисленный с учетом токоограничивающего действия дуги в месте повреждения.

Выбор уставок автоматических выключателей питания сборок и щитов

Выбор тока срабатывания отсечки выполняется по приводимым ниже условиям, из которых принимается наибольшее полученное значение. Соответствие данным условиям позволяет обеспечить селективную работу автоматических выключателей в разных частях электрический цепи.

1) Несрабатывание при максимальном рабочем токе Iраб.макс с учетом его увеличения в kсзп раз при самозапуске электродвигателей:

где kн = kз·kа·kр – коэффициент надежности отстройки отсечки от тока самозапуска.

Ток самозапуска Iсзп = kсзп· Iраб.макс определяется из расчетов самозапуска. При этом без ущерба для точности расчетов допускается считать, что электродвигатели запускаются из состояния покоя.

При отсутствии данных расчетов самозапуска, для отдельных сборок Iсзп принимается приближенно равным сумме пусковых токов электродвигателей и другой нагрузки сборки, участвующих в самозапуске:

где kil – кратность пускового тока l-ого двигателя с номинальным током Iднl.

С другой стороны, в соответствии с источником [11]:

где Iдн – суммарный номинальный ток электродвигателей;

ki – усредненное значение кратности пусковых токов электродвигателей.

Также существует третий способ расчета Iсзп:

где kii – кратность пускового тока i-ого двигателя номинальной мощностью Рднi.

Ввиду того, что среди прочих проверок отстройка от тока самозапуска имеет, как правило, определяющее значение, предпочтение следует отдать расчетам самозапуска с помощью ЭВМ.

2) Несрабатывание при полной нагрузке щита (сборки) и пуске наиболее мощного электродвигателя:

где kн – коэффициент надежности отстройки отсечки от тока самозапуска;

раб макс i I – сумма максимальных рабочих токов электроприемников, питающихся от щита или сборки, кроме двигателя с наибольшим пусковым током Iпуск.макс.

Выбор автоматических выключателей для защиты одиночных асинхронных электродвигателей

Применение изложенной методики продемонстрируем на примере защиты асинхронных электродвигателей 0,4 кВ энергоблока 63 МВт газомазутной ТЭЦ автоматическими выключателями Compact NS с электронными расцепителями. Электродвигатели и их параметры перечислены в табл.6.1.

На основании условий (6.1), (6.2) и (6.4) подберем автоматические выключатели и расцепители, результаты представим в табл.6.1.

Так как рассматриваются автоматические выключатели зарубежного производства, для описания их параметров перейдем к обозначениям МЭК:

• номинальный ток автоматического выключателя – Iн = In;

• номинальное напряжение автоматического выключателя Uн = Un;

• номинальный ток расцепителя – Iн.расц = Ir;

• предельная коммутационная способность ПКС = Icu;

• пусковой ток электродвигателя Iпуск = Ia;

• пиковое значение пускового тока электродвигателя Iпуск.max = Iр.

Переход к другим обозначениям обусловлен спецификой наименования параметров АВ и расцепителей, ориентированной на зарубежную нормативно-техническую документацию.

Более подробно о характеристиках автоматических выключателей можно почитать в нашей статье.

11.1.1 Выбор вводных и секционного выключателей

Вводные Q1, Q3, Q4, Q6 и секционные Q2, Q5 (см. рисунок 11.1) автоматические выключатели должны иметь три ступени защиты:

— защиту от перегруза;

— селективную токовую отсечку (с выдержкой времени);

— мгновенную токовую отсечку (без выдержки времени).

Вводные автоматические выключатели по номинальному току выбираются в зависимости от номинальной мощности S_т.н силовых трансформаторов, их числа и загрузки в нормальном и послеаварийном режимах, т.е. параметры трансформаторов и вводных выключателей строго согласуются. Для двухтрансформаторной подстанции, питающей электроприемники 2-й категории надежности, коэффициент загрузки в послеаварийном режиме К_з.п = 1,4, т.е. номинальный ток выключателя должен быть не менее 140 % номинального тока трансформатора на стороне низшего напряжения.

Номинальный ток трансформатора на стороне НН:

. (11.1)

Для трансформаторов ТМЗ-400:

Следовательно, номинальный ток вводного автоматического выключателя:

Номинальный ток секционных выключателей выбирается 50 % номинального тока вводных выключателей, что соответствует симметричной загрузке секций сборных шин напряжением 0,4 кВ ТП.

I_в.с.н = 0,5 ∙ I_в.с.н ≥ 0,5 ∙ 809 = 405 А

Выбираем автоматические выключатели для трансформаторов ТМЗ-400[8]:

— вводной выключатель Compact NS800b с номинальным током = 800 А;

— секционный выключатель Compact NS630b с = 400А;

Для управления выключателем и защиты электрической сети выберем блок контроля и управления Micrologic 5.0 A [9], осуществляющий три вида токовых защит:

— защиту от перегрузок;

— селективную токовую отсечку;

— мгновенную токовую отсечку.

Стилизованная и типовая время-токовые защитные характеристики блока Micrologic 5.0 A приведены на рисунке 11.2

Рисунок 11.2 – Характеристики блока Micrologic 5.0 A

11.1.2 Расчет уставок (расчет параметров блока Micrologic 5.0 a)

Учитывая, что расчет необходимо проводить снизу вверх, рассмотрим защитные характеристики секционных выключателей, на примере Q5 (ТМЗ-400).

1. Защита от перегрузок.

Максимальный рабочий ток секционного выключателя составляет I_в.с.н = 405А. Уставка защиты от перегрузок I_r может задаваться в пределах (0,4-1,0)∙I_n и регулируется с помощью переключателя I_r (см. рисунок 11.3).

.

Принимаем уставку защиты от перегрузок I_r = 1,0∙I_n = 1,0∙400 = 400А, что соответствует 9-му положению переключателя I_r (рисунок 11.3).

Условные токи несрабатывания защиты от перегрузок:

Ближайшая уставка по времени, обеспечивающая селективность защит секционного выключателя с выключателем отходящей линии во всем диапазоне токов перегрузки, получается равной t_r = 8 с при токе 6∙I_r = 2400 А (5-е положение переключателя t_r, рисунок 11.3). При выборе величины уставки по времени было учтено, что аналогичная уставка у нижестоящего выключателя принята 6 с.

Рисунок 11.3 – Фрагмент передней панели Micrologic 5.0 A

Разброс времени срабатывания защиты от перегрузок при:

токе 1,5∙I_r = 600 А составит 140-200 с;

токе 6∙I_r = 2400 А – 6,4-8,0 с;

токе 7,2∙I_r = 2880 А – 4,4-5,5 с.

2. Селективная токовая отсечка.

Выбор уставки срабатывания тока отсечки I_sd и времени t_sd необходимо производить также с учетом защитных характеристик нижестоящих выключателей. Уставка по току может регулироваться в пределах I_sd = (1,5-10)∙I_r, а время срабатывания t_sd =0-0,4 со ступенькой Δt_sd = 0,1 с, примем уставку по току I_sd = 2∙I_r = 2∙400 = 800 А, время t_sd = 0,2 с зоне I_2t On.

Уставки на блоке Micrologic 5.0 A выполняются с помощью переключателей 3 соответственно по току I_sd 2-е положение, а по времени t_sd — 2-е положение в секторе On (см. рисунок 11.4).

Рисунок 11.4 – Переключатели уставок селективной токовой отсечки

(3) и мгновенной токовой отсечки (4)

Границы зоны срабатывания этой защиты меняются:

— по току в пределах ±10 % или (0,9-1,1)I_sd:

0,9 ∙ 800 = 720 А и 1,1 ∙ 800 = 880 А;

— по времени t_sd = 0,14-0,2 с [9]

3. Мгновенная токовая отсечка.

Имеет регулируемую уставку по току, связанную с номинальным током выключателя I_i = (2-15) ∙I_n или может быть выведена из работы (см 9-е положение переключателя I_i). Примем 6-ти кратную уставку (4-е положение переключателя I_i), т.е. I_i = 6∙400 = 2400 А. Погрешность срабатывания отсечки составляет ±10 % или ΔI_i =2160-2640 А.

Рассмотрим защитные характеристики вводного выключателя Q4 (Q6)

1. Защита от перегрузок.

Максимальный рабочий ток вводного выключателя равен I_в.в.н = 809А. Уставка защиты от перегрузок I_r может задаваться в пределах (0,4-1,0)∙I_n и регулируется с помощью переключателя I_r (см. рисунок 11.3).

.

Принимаем уставку защиты от перегрузок I_r = 1,0∙I_n = 1,0 ∙800 = 800А, что соответствует 9-му положению переключателя I_r (см. рисунок 11.3).

Условные токи несрабатывания защиты от перегрузок I_nd =1,05∙I_r = =1,05∙800 = 840 А и срабатывания – I_nd = 1,20∙I_r = 1,20∙800 = 960 А.

Уставку по времени вводного выключателя примем равной уставке секционным выключателем t_r = 8 с при токе 6∙I_r = 4800 А (5-е положение переключателя t_r, см. рисунок 11.3).

Разброс времени срабатывания защиты от перегрузок при:

токе 1,5∙I_r = 1200 А составит 140-200 с;

токе 6∙I_r = 4800 А – 6,4-8,0 с;

токе 7,2∙I_r = 5760 А – 4,4-5,5 с.

2. Селективная токовая отсечка.

Выбор уставки срабатывания тока отсечки I_sd и времени t_sd необходимо производить также с учетом защитных характеристик нижестоящего секционного выключателя. Уставка по току может регулироваться в пределах I_sd = (1,5-10)∙I_r, а время срабатывания t_sd =0-0,4 со ступенькой Δt_sd = 0,1 с. После проведенного анализа примем I_sd = 2∙I_r = 2∙800= 1600 А, время t_sd = 0,3 с зоне I_2t On. Уставки на блоке Micrologic 5.0 A выполняются с помощью переключателей 3 соответственно по току I_sd 2-е положение, а по времени t_sd — 3-е положение по часовой стрелке в секторе On (см. рисунок 11.4).

Границы зоны срабатывания этой защиты меняются:

— по току в пределах ±10 % или (0,9-1,1)I_sd:

0,9 ∙ 1600 = 1440 А и 1,1 ∙ 1600 = 880 А;

— по времени t_sd = 0,23-0,32 с [9]

3. Мгновенная токовая отсечка.

Имеет регулируемую уставку по току, связанную с номинальным током выключателя I_i = (2-15) ∙I_n или может быть выведена из работы (см 9-е положение переключателя I_i).

Примем 6-ти кратную уставку (4-е положение переключателя I_i), т.е. I_i = 6∙800 = 4800 А. Погрешность срабатывания отсечки составляет ±10 % или ΔI_i =4320-5280 А.

Результаты расчетов сведем в таблицу 11.1.

Таблица 11.1 – Результаты расчетов уставок автоматических выключателей