Приложение D (справочное). Координация в условиях короткого замыкания между автоматическим выключателем и другим устройством защиты от короткого замыкания, объединенными в одной цепи

Приложение D
(справочное)

Координация в условиях короткого замыкания между автоматическим выключателем и другим устройством защиты от короткого замыкания, объединенными в одной цепи

D.1 Введение

Для обеспечения координации в условиях короткого замыкания между автоматическим выключателем (С ₁) и другим УЗКЗ, объединенными в одной цепи, необходимо учитывать характеристики каждого из устройств, а также их поведение в этом объединении.

Примечание - УЗКЗ может включать дополнительные защитные устройства, например расцепитель перегрузки.

УЗКЗ может состоять из плавкого предохранителя (или комплекта плавких предохранителей) (см. рисунок D.1) или другого выключателя (С ₂) (см. рисунки D.2 и D.3).

Сравнение индивидуальных рабочих характеристик каждого из двух объединенных устройств может быть недостаточным, поэтому необходимо обратить внимание на поведение этих двух устройств, включенных последовательно, поскольку полным сопротивлением устройств не всегда можно пренебречь. Рекомендуется это учитывать. Для токов короткого замыкания рекомендовано вместо времени сделать ссылку на I ²t.

С ₁ часто соединяют последовательно с другим УЗКЗ по разным причинам, например из-за способа распределения энергии, принятого для данной установки, или вследствие того, что наибольшая отключающая способность одного С ₁ может быть недостаточной для данного назначения. В таких случаях УЗКЗ может быть установлено в удалении от С ₁. УЗКЗ может защищать линию питания нескольких выключателей С ₁ или лишь одного выключателя.

В таком случае потребителю или компетентной службе приходится чисто теоретически принимать решение о способах достижения оптимального уровня координации. Настоящее приложение должно способствовать принятию такого решения и формированию представления о типе информации, которую изготовитель должен предоставить потенциальному потребителю.

В приложении приведены также требования к испытаниям, если для предполагаемой области применения они необходимы.

Термин "координация" определяется как селективность (см. 3.5.14.2, а также 3.5.14.4 и 3.5.14.5), а также как резервная защита (см. 3.5.14.3).

Рассмотрение селективности может быть проведено чисто теоретически (см. D.5), в то время как для проверки резервной защиты обычно требуются испытания (см. D.6).

В зависимости от выбранного критерия при проверке отключающей способности возможно указание номинальной предельной наибольшей отключающей способности (I _cn) С ₁ и С ₂, если оба они - автоматические выключатели, соответствуют настоящему стандарту, или предельной наибольшей отключающей способности (I _cu) С ₂, если С ₂ является автоматическим выключателем, соответствующим IEC 60947-2.

D.2 Область применения и цель

Настоящее приложение является рекомендацией для выработки требований по координации выключателей с другими УЗКЗ, объединенными в одной цепи, как в отношении селективности, так и резервной защиты.

Цель данного приложения - установление:

- общих требований к координации выключателя с другим УЗКЗ;

- методов и испытаний (при необходимости) для проверки соблюдения условий координации.

D.3 Общие требования к координации автоматического выключателя с другим УЗКЗ

D.3.1 Общие положения

Теоретически координация должна быть такой, чтобы выключатель (С ₁) срабатывал один при любых значениях сверхтока вплоть до предельных значений номинальной наибольшей отключающей способности I _cn.

Примечание - Если значение ожидаемого тока повреждения в данной точке установки ниже номинальной наибольшей отключающей способности С ₁, можно предположить, что включение в цепь УЗКЗ не связано с резервной защитой.

На практике получается следующее:

a) если значение предельного тока селективности I _s (см. 3.5.14.6) слишком низкое, существует опасность нежелательной потери селективности;

b) если значение ожидаемого тока повреждения в данной точке установки превышает номинальную наибольшую отключающую способность С ₁, УЗКЗ должно быть выбрано так, чтобы поведение С ₁ соответствовало D.3.3, а ток координации I _в (см. 3.5.14.7), если имеется, удовлетворял требованиям D.3.2.

Где это возможно, УЗКЗ должно размещаться со стороны питания С ₁. Если УЗКЗ размещено со стороны нагрузки, соединение между С ₁ и УЗКЗ должно быть таким, чтобы свести к минимуму опасность возникновения короткого замыкания.

D.3.2 Ток координации

С точки зрения резервной защиты ток координации I _в не должен превышать номинальную наибольшую отключающую способность I _cn отдельного С ₁ (см. рисунок D.3a).

D.3.3 Поведение С ₁ в комбинации с другим УЗКЗ

Для всех значений сверхтока, вплоть до наибольшей отключающей способности комбинации, С ₁ должен соответствовать требованиям 8.8.

D.4 Тип и характеристики взаимодействующего УЗКЗ

По запросу изготовитель выключателя должен предоставить информацию о типе и характеристиках УЗКЗ, используемого с С ₁, и о максимальном ожидаемом токе короткого замыкания, на который рассчитана комбинация, при заданном рабочем напряжении.

Подробное описание УЗКЗ, используемого для любых испытаний в соответствии с настоящим приложением, а именно: наименование изготовителя, типоисполнение, номинальное напряжение, номинальный ток и наибольшая отключающая способность - должны быть указаны в протоколе испытаний.

Максимальный условный ток короткого замыкания I _nc (см. 3.5.14.8) не должен превышать:

- номинальной наибольшей коммутационной способности, если УЗКЗ является выключателем, соответствующим настоящему стандарту;

- номинальной наибольшей отключающей способности, если УЗКЗ является плавким предохранителем.

Если УЗКЗ является выключателем, он должен соответствовать требованиям настоящего стандарта или любого другого стандарта на выключатели.

Если взаимодействующим УЗКЗ является предохранитель, он должен отвечать требованиям соответствующего стандарта на предохранители.

D.5 Проверка селективности

Селективность обычно можно проверить чисто теоретически, т.е. путем сравнения рабочих характеристик С ₁ и согласованного УЗКЗ, например когда взаимодействующим УЗКЗ является выключатель (С ₂) с преднамеренной задержкой срабатывания.

Изготовители C ₁, равно как и УЗКЗ, должны предоставить необходимую информацию, касающуюся соответствующих рабочих характеристик, позволяющих определить I _s для каждой отдельной комбинации.

В определенных случаях испытания при I _s необходимы для комбинации, если, например:

- С ₁ токоограничивающего типа, а С ₂ не снабжен заданной задержкой срабатывания;

- время срабатывания УЗКЗ меньше, чем время, соответствующее одному полупериоду.

Чтобы добиться необходимой селективности, когда взаимодействующее УЗКЗ является выключателем, заданная кратковременная задержка срабатывания может потребоваться для С ₂.

Селективность может быть частичной (см. рисунок D.3a) или полной, вплоть до номинальной наибольшей отключающей способности I _cn С ₁.

Для получения полной селективности характеристика несрабатывания С ₂ или преддуговая характеристика предохранителя должна проходить выше характеристики срабатывания (полного времени) С ₁.

Два примера полной селективности представлены на рисунках D.2a и D.2b.

D.6 Проверка резервной защиты

D.6.1 Определение тока координации

Соответствие требованиям D.3.2 можно проверить сравнением рабочих характеристик С ₁ и взаимодействующего УЗКЗ на всех уставках С ₁ и для всех уставок С ₂, если имеются.

D.6.2 Проверка резервной защиты

D.6.2.1 Проверка испытанием

Соответствие требованиям D.3.3 обычно проверяют испытанием по D.6.3. В этом случае должны быть соблюдены все условия испытаний, указанные в 9.12.11.4.3, при регулируемых резисторах и катушках индуктивности для испытаний на короткое замыкание со стороны питания комбинации.

Примечание - Пример схемы соединений приведен на рисунке 3.

D.6.2.2 Проверка сравнением характеристик

На практике, если УЗКЗ является выключателем (см. рисунки D.3a и D.3b), возможно сравнение рабочих характеристик С ₁ и взаимодействующего УЗКЗ, при этом особо рекомендуется учитывать:

- значение интеграла Джоуля С ₁ при его I _cn и это же значение УЗКЗ при ожидаемом токе комбинации;

- влияние на С ₁ (к примеру, энергии дуги, максимального пикового тока, тока отсечки) при пиковом рабочем токе УЗКЗ.

Пригодность комбинации можно оценивать по полной максимальной рабочей характеристике I ²t УЗКЗ в диапазоне от номинальной наибольшей отключающей способности I _cn С ₁ до ожидаемого тока короткого замыкания данного назначения, но не более максимального сквозного I ²t для С ₁ при его номинальной наибольшей отключающей способности или другом более низком предельном значении, указанном изготовителем.

Примечание - Если взаимодействующим УЗКЗ является предохранитель, ограничиваются теоретическим значением I _cn для С ₁.

D.6.3 Испытание для проверки резервной защиты

Если УЗКЗ является автоматическим выключателем (С ₂), оснащенным регулируемыми максимальными расщепителями тока, то применяемые рабочие характеристики должны соответствовать максимальным уставкам по времени и току.

Если взаимодействующее УЗКЗ состоит из комплекта предохранителей, испытание каждый раз необходимо проводить на новом комплекте предохранителей, даже если какой-то из них во время предыдущих испытаний не вышел из строя.

Где необходимо, должны быть использованы соединительные провода, как указано в 9.12.4, за исключением того, что, если взаимодействующее УЗКЗ является выключателем (С ₂), кабель полной длины (75 см), связанный с данным выключателем, может быть установлен со стороны питания.

Каждое испытание должно состоять из цикла операций О-t-СО, выполняемых в соответствии с 9.12.11.4.3 при I _cn, операцию СО выполняют на С ₁.

Испытание проводят с максимальным ожидаемым током для предлагаемого назначения. Он не должен превышать номинальный условный ток короткого замыкания I _cn (см. 3.5.14.9).

Далее необходимо проводить испытание при значении ожидаемого тока, равном номинальной наибольшей отключающей способности (I _cn) С ₁, для которого может быть использован новый образец С ₁, а также, если взаимодействующим УЗКЗ является выключатель, новый образец С ₂.

Во время каждой операции:

a) если взаимодействующим УЗКЗ является автоматический выключатель (С ₂):

- либо С ₁ и С ₂ должны сработать при обоих испытательных токах, тогда дальнейших испытаний не требуется.

Это общий случай, который гарантирует только резервную защиту;

- либо С ₁ должен сработать, а С ₂ должен быть в замкнутом положении в конце каждой операции при обоих испытательных токах, тогда не требуется дальнейших испытаний.

При этом требуется, чтобы контакты С ₂ кратковременно размыкались во время каждой операции. В этом случае обеспечивается восстановление подачи питания в дополнение к резервной защите (см. примечание 1 к рисунку D.3a). Длительность прерывания подачи питания, если имеет место, должна быть зарегистрирована;

- либо С ₁ должен сработать при более низком испытательном токе или оба С ₁ и С ₂ должны сработать при более высоком испытательном токе.

При этом требуется, чтобы контакты С ₂ кратковременно размыкались при более низком токе. Дополнительные испытания должны быть проведены при промежуточных токах для определения наименьшего тока, при котором С ₁ и С ₂ сработают, вплоть до тока, при котором обеспечивается восстановление подачи питания. Длительность прерывания подачи питания, если имеет место, должна быть зарегистрирована;

b) если взаимодействующим УЗКЗ является предохранитель (или комплект предохранителей) при испытании при номинальном условном токе короткого замыкания:

- в однофазной цепи по крайней мере один предохранитель должен перегореть;

- в многофазной цепи должны перегореть либо два или более предохранителей, либо один предохранитель, а С ₁ должен сработать;

- при испытании при номинальной наибольшей отключающей способности С ₁ должен сработать, и хотя бы один предохранитель должен перегореть.

D.6.4 Ожидаемые результаты

В результате испытаний С ₁ должен соответствовать 9.12.12.2.

Кроме того, если взаимодействующим УЗКЗ является выключатель С ₂, следует проверить вручную или другим подходящим способом, что контакты С ₂ не приварились.

I - ожидаемый ток короткого замыкания; I _cn - номинальная предельная наибольшая отключающая способность (5.2.4); I _s - предельный ток селективности (3.5.14.6); I _B - ток координации (3.5.14.7); А - преддуговая характеристика плавкого предохранителя; В - рабочая характеристика плавкого предохранителя; С - рабочая характеристика нетокоограничивающего выключателя (N) (время отключения/ток и I ²t/ток); t - время

Примечания

1 А считают нижним пределом, В и С - верхними пределами.

2 Неадиабатическая зона для I ²t показана пунктиром.

Рисунок D.1 - Координация по сверхтокам между автоматическим выключателем и предохранителем или резервной защитой, осуществляемой предохранителем. Рабочие характеристики

С 1 - токоограничивающий выключатель (L) (характеристика времени отключения); С 2 - нетокоограничивающий выключатель (N) (характеристика срабатывания); t - время; I - ток а)

С 1 - нетокоограничивающий выключатель (N) (характеристика времени отключения); С 2 - выключатель с преднамеренной кратковременной выдержкой времени (КВВ) (характеристика срабатывания); t - время; I - ток b)

Примечание - Значения I _cn не указаны.

Рисунок D.2 - Полная селективность между двумя выключателями

С 1 - нетокоограничивающий выключатель (N); С 2 - токоограничивающий выключатель (L); t - время; I - ток; I cn - номинальная предельная наибольшая отключающая способность; I B - ток координации а)

С 1, C 2 - нетокоограничивающие выключатели (N); t - время; I - ток; I cn - номинальная предельная наибольшая отключающая способность; I B - ток координации b)

Примечания

1 Где необходимо, происходит восстановление подачи питания посредством С ₂.

2 I _cn (С ₁ + С ₂)  I _cn (С ₂).

3 Для значений I > I _B графиком является график комбинации (жирная линия), данные для которого получены при испытании.

Рисунок D.3 - Рабочие характеристики автоматического выключателя, осуществляющего резервную защиту