Приложение Q (обязательное). Координация в условиях короткого замыкания между MPSD и другим устройством защиты от короткого замыкания в одной цепи

Приложение Q
(обязательное)

Координация в условиях короткого замыкания между MPSD и другим устройством защиты от короткого замыкания в одной цепи

Q.1 Применение

Для обеспечения координации в условиях короткого замыкания между MPSD (С ₁) и другим устройством защиты от короткого замыкания (УЗКЗ), связанным с ним в той же цепи, необходимо учитывать характеристики каждого из этих двух устройств, а также их поведение при совместном использовании.

Примечание - УЗКЗ может включать дополнительные средства защиты, например перегрузочные расцепители.

УЗКЗ может состоять из плавкого предохранителя (или набора предохранителей) - см. рисунок Q.1 - или автоматического включателя (С ₂) (см. рисунки Q.2-Q.5).

Сравнение отдельных рабочих характеристик каждого из двух связанных устройств может быть недостаточным, когда необходимо сослаться на поведение этих двух устройств, работающих последовательно, поскольку полное сопротивление устройств не всегда пренебрежимо мало. Это также следует учитывать. Для токов короткого замыкания рекомендуется ссылаться на произведение I ²t, а не на время.

С ₁ часто включается последовательно с другим УЗКЗ по таким причинам, как способ распределения электроэнергии, принятый в установке, или ввиду того, что отключающей способности при коротком замыкании аппарата С ₁ недостаточно для конкретной области применения. В таких случаях УЗКЗ допускается монтировать в местах, удаленных от С ₁. УЗКЗ может обеспечивать защиту основного элемента питания, подающего питание на несколько устройств MPSD С ₁ или на один MPSD.

Для таких применений потребителю или уполномочивающему органу, возможно, придется на основе одного лишь исследования определить, как наилучшим образом достичь оптимального уровня координации. Это приложение должно предоставить руководство для принятия такого решения, а также решения о типе информации, которую производитель MPSD должен предоставить потенциальному потребителю.

Также приведены указания относительно требований к испытаниям, если такие испытания считаются необходимыми для предлагаемого применения.

Термин "координация" включает рассмотрение селективности (см. 2.5.23 IEC 60947-1:2007, IEC 60947-1:2007/ AMD2:2014, а также 2.17.2 и 2.17.3 IEC 60947-2:2016).

Рассмотрение селективности в целом может быть проведено путем теоретического анализа (см. Q.5).

При рассмотрении отключающей способности при коротком замыкании УЗКЗ можно ссылаться на номинальную максимальную отключающую способность при коротком замыкании I _cu или на номинальную рабочую отключающую способность при коротком замыкании I _cs, в зависимости от необходимого критерия.

Q.2 Предмет

В данном приложении приведены руководство и требования для координации MPSD с другими УЗКЗ, совместно включенными в одну цепь, касательно селективности.

Целью данного приложения является указание:

- общих требований по координации MPSD с другим УЗКЗ;

- методов и испытаний (при необходимости), предназначенных для подтверждения того, что условия координации были выполнены.

Q.3 Общие требования по координации MPSD с другим УЗКЗ

Q.3.1 Общие правила

Координация должна обеспечивать возможность работы MPSD (С ₁) отдельно при всех значениях сверхтока, вплоть до предельного значения его номинальной отключающей способности при коротком замыкании I _cu.

Примечание - Если значение ожидаемого тока короткого замыкания в точке установки менее, чем номинальная рабочая отключающая способность при коротком замыкании С ₁, можно предположить, что УЗКЗ находится в цепи только по причинам, не относящимся к резервной защите.

На практике применимы следующие правила:

a) если значение предельного тока селективности I _s (см. 2.17.4 IEC 60947-2:2016) слишком низкое, существует риск ненужной потери селективности;

b) если значение ожидаемого тока короткого замыкания в точке установки превышает номинальную рабочую отключающую способность при коротком замыкании С ₁, УЗКЗ выбирают так, чтобы поведение С ₁ соответствовало Q.3.2.

По возможности УЗКЗ должно быть расположено на стороне питания С ₁. Если УЗКЗ расположено на стороне нагрузки, крайне важно убедиться в том, что соединение между С ₁ и УЗКЗ сводит к минимуму риск короткого замыкания.

Q.3.2 Поведение С ₁ в сочетании с другим УЗКЗ

Для всех значений сверхтока, вплоть до отключающей способности при коротком замыкании совместно используемых аппаратов, С ₁ должно отвечать требованиям 7.2.5 IEC 60947-1:2007, а сочетание должно отвечать требованиям 8.2.1.5.7.

Если испытания комбинаций защитных устройств от короткого замыкания для координации перегрузки по току не проводятся (2.5.22 IEC 60947-1:2007), производитель должен предоставить информацию (обычно кривые), показывающую:

- максимальный пиковый (проходной) ток отсечки (2.5.19 IEC 60947-1:2007) как функция ожидаемого тока (симметричное среднеквадратичное значение);

- характеристики I ²t.

Соответствие данной информации можно проверить во время соответствующего испытания по приложению Р.

Q.4 Типы и характеристики соединенного УЗКЗ

По запросу производитель MPSD обязан предоставить информацию о типе и характеристиках УЗКЗ, используемого совместно с С ₁, а также о максимальном ожидаемом токе короткого замыкания, на которое рассчитана комбинация устройств при заявленном рабочем напряжении.

Подробная информация об УЗКЗ, использованном для любых испытаний, проведенных в соответствии с настоящим приложением, т.е. наименование производителя, типовое обозначение, номинальное напряжение, номинальный ток и отключающая способность при коротком замыкании, должна быть указана в отчете об испытаниях испытаний.

Максимальный условный ток короткого замыкания (2.5.29 IEC 60947-1:2007) не должен превышать номинальную максимальную отключающую способность при коротком замыкании УЗКЗ или номинальную рабочую отключающую способность при коротком замыкании УЗКЗ в случае отсутствия номинальной максимальной отключающей способности при коротком замыкании.

Если совместное УЗКЗ является автоматическим выключателем, оно должно отвечать требованиям IEC 60947-2 или любого другого соответствующего стандарта. Если совместное УЗКЗ является плавким предохранителем, он должен отвечать требованиям соответствующего стандарта для плавких предохранителей.

Q.5 Проверка селективности

Q.5.1 Общие положения

Селективности обычно рассматривают путем одного лишь теоретического анализа, т.е. путем сравнения рабочих характеристик С ₁ и соединенного с ним УЗКЗ, например когда соединенное УЗКЗ является автоматическим выключателем (С ₂), имеющим выдержку по времени.

Производители и С ₁, и УЗКЗ должны предоставить достаточные данные относительно соответствующих рабочих характеристик, чтобы обеспечить возможность определения I _s для каждого отдельного сочетания.

В определенных случаях испытания при I _s требуются для соединенных аппаратов, например:

- когда С ₁ является устройством ограничительного типа, а в С ₂ не предусмотрена специальная выдержка времени;

- когда время размыкания УЗКЗ менее того, которое соответствует одному полупериоду.

Селективность может быть частичной (см. рисунок Q.4) или полной до номинальной максимальной отключающей способности при коротком замыкании I _cu для C ₁. Для полной селективности характеристика нерасцепления С ₂ или характеристика перед образованием дуги плавкого предохранителя должна находиться выше характеристики расцепления (время отключения) С ₁.

Две иллюстрации полной селективности представлены на рисунках Q.2 и Q.3.

Q.5.2 Правила селективности по теоретическому анализу

Q.5.2.1 Селективность в зоне перегрузки

Здесь рассмотрены два случая в зависимости от того, является УЗКЗ автоматическим выключателем или плавким предохранителем.

a) MPSD (С ₁) и автоматические выключатели (С ₂) последовательно - определение селективности путем сравнения характеристик;

Селективность в зоне сверхтока с задержкой времени проверяют путем сравнения характеристик время/ток. Разделение характеристик по осям времени и тока обеспечивает избирательное срабатывание С ₁ относительно С ₂, в данной зоне. К характеристикам применимо допустимое отклонение, которое следует учитывать. Данные производителя должны отражать диапазон допустимых отклонений или иным образом указывать применимое допустимое отклонение согласно требованиям настоящего стандарта.

b) MPSD (С ₁) с плавким предохранителем в качестве УЗКЗ - селективность определяют путем сравнения характеристик.

Селективность в зоне перегрузки определяют путем сравнения характеристик время/ток. Разделение характеристик по осям времени и тока обеспечивает избирательное срабатывание С ₁ относительно плавкого предохранителя, в данной зоне. К характеристикам применимо допустимое отклонение, которое следует учитывать. Данные производителя должны отражать диапазон допустимых отклонений или иным образом указывать применимое допустимое отклонение согласно требованиям стандарта, применимого к изделию.

Q.5.2.2 Определение селективности в зоне тока короткого замыкания

Определение по характеристикам времени/тока селективности между MPSD и автоматическим выключателем в зоне тока короткого замыкания (см. рисунок Q.2) ограничено случаем, когда в С ₂ предусмотрена функция задержки по времени срабатывания при коротком замыкании, реализованная на основе электронного расцепителя.

a) MPSD (C ₁) и автоматические выключатели (С ₂) последовательно - определение селективности путем рассмотрения проходного пикового тока.

Когда мгновенное расцепление С ₂ зависит от электромагнитного воздействия (т.е. тепловой/магнитный или только магнитный автоматический выключатель), или при электронном устройстве расцепления с мгновенным расцепителем минимальный уровень селективности между двумя автоматическими выключателями в зоне тока короткого замыкания может быть определен следующим образом.

Селективность обеспечивается до уровня тока короткого замыкания, при котором пиковый проходной ток С ₁ менее пикового значения, соответствующего значению мгновенного тока короткого замыкания (I _i) С ₂ с учетом допустимого отклонения.

Примечание 1 - Пример расчета селективности.

С ₂ = 800 А MCCB; I _i = 8 кА RMS - 12 кА RMS (10 кА уставка  20 %); С ₁ = 125 А МССВ.

Минимальный уровень расцепления С ₂ составляет кА пик.

Проходной ток С ₁ при ожидаемых среднеквадратичных 15 кА, из-за ограничения тока С ₁, составляет пик 11 кА по данным испытания.

Тем самым система является селективной, как минимум, до ожидаемого среднеквадратичного значения 15 кА.

Примечание 2 - Предел селективности, полученный таким способом, находится на пониженной стороне, а фактический предел, установленный данным способом, будет в большинстве случаев значительно выше;

b) MPSD (C ₁) с плавким предохранителем в качестве УЗКЗ.

Селективность в зоне тока короткого замыкания (см. рисунок Q.1) определяют по характеристикам I ²t. Предельный ток селективности I _s - это максимальное значение, при котором проходной I ²t автоматического выключателя ниже I ²t перед образованием дуги на плавком предохранителе. В отсутствие фактической кривой применяют указанное производителем значение I ²t перед образованием дуги для плавкого предохранителя.

Q.5.2.3 Определение предельного тока селективности для конкретных условий установки

Данные о пределах селективности допускается предоставлять в форме таблиц, графиков или программных медиафайлов. Данные, полученные в ходе стендовых исследований или испытаний по настоящему стандарту, будут основаны на уровне ожидаемого тока короткого замыкания на входном устройстве (С ₂) и предположении о том, что скоординированные устройства находятся в непосредственной близости. На практике на предел селективности будет влиять полное сопротивление между двумя устройствами. Тем самым учет ожидаемого тока короткого замыкания на нижестоящем MPSD дает более точное значение предела избирательности.

Q.5.3 Селективность, определяемая испытанием

Пример электрической схемы для испытаний приведен на рисунке Q.5, где:

- С ₁ - это MPSD;

- уставки С ₁ и С ₂ установлены на максимальный мгновенный уровень, если применимо.

Испытания при других уставках расцепителей допускается проводить по усмотрению производителя, и в этом случае настройки расцепителя должны быть записаны в отчет об испытаниях.

Соединительные кабели должны быть включены, как указано в 9.3.4.1 и Р.1, за исключением того, что общая длина кабелей может быть распределена между стороной питания и стороной нагрузки С ₁ и С ₂, если это приемлемо.

Испытание должно состоять из операций О - t - СО, при этом операцию "СО" выполняют путем замыкания нижестоящего устройства С ₁. Если нижестоящее устройство является плавким предохранителем, операцию выполняют путем замыкания С ₂.

Испытание проводят на уровне ожидаемого тока, к которому производителем заявлена селективность сочетания С ₁ и С ₂.

Результаты должны быть получены следующим образом:

- применяют 8.3.4.1.7 IEC 60947-1:2007;

- во время каждой операции С ₁ должно срабатывать, а С ₂ не должно расцепляться. Если во время операции контакты С ₂ моментально размыкаются, время между началом короткого замыкания и окончанием размыкания контактов С ₂ должно быть менее или равно 30 мс. Фактическое значение должно быть указано в отчете об испытаниях;

- должна быть подтверждена возможность размыкания контактов С ₂ нормальными органами управления.

I - ожидаемый ток короткого замыкания; I _cs - номинальная рабочая отключающая способность при КЗ (5.3.6.1); I _s - предельный ток селективности (2.17.4 IEC 60947-2:2016); I _В - ток пересечения (2.17.5 IEC 60947-2:2016); А - преддуговая характеристика плавкого предохранителя; В - рабочая характеристика плавкого предохранителя; С - рабочая характеристика MPSD (ток/время расцепления и I ²t/ток)

Примечание 1 - А считается нижним порогом; В и С считаются верхними порогами.

Примечание 2 - Неадиабатная зона для I ²t показана цепочкой из точек.

Рисунок Q.1 - Координация сверхтока между MPSD и плавким предохранителем или резервной защитой с помощью плавкого предохранителя: рабочие характеристики

C ₁ - ограничивающий ток в MPSD (характеристика времени отключения); С ₂ - неограничивающий ток в автоматическом выключателе (характеристика расцепления). Значения I _cu (или I _cs) не приведены

Рисунок Q.2 - Полная селективность между MPSD и автоматическими выключателями. Вариант 1

С ₁ - неограничивающий ток в MPSD (характеристика времени отключения); С ₂ - автоматический выключатель с заданной краткосрочной выдержкой (характеристика расцепления). Значения I _cu (или I _cs) не приведены

Рисунок Q.3 - Полная селективность между MPSD и автоматическими выключателями. Вариант 2

С 1 - неограничивающий ток в MPSD/в автоматическом выключателе; С 2 - ограничивающий ток в автоматическом выключателе; I B - ток пересечения Примечание 1 - Если применимо, происходит возобновление питания устройством С 2. Примечание 2 - I cu (С 1 + С 2) I cu (С 2). Примечание 3 - Для значений I > I B кривая представляет собой сочетание (выделено полужирным), для которого данные получены в ходе испытаний. Рисунок Q.4 - Резервная защита автоматическим выключателем. Рабочие характеристики. Вариант 1

С 1 - неограничивающий ток в MPSD/в автоматическом выключателе; С 2 - ограничивающий ток в автоматическом выключателе; I B - ток пересечения Примечание 1 - Если применимо, происходит возобновление питания устройством С 2. Примечание 2 - I cu (С 1 + С 2) I cu (С 2). Примечание 3 - Для значений I > I B кривая представляет собой сочетание (выделено полужирным), для которого данные получены в ходе испытаний. Рисунок Q.5 - Резервная защита автоматическим выключателем. Рабочие характеристики. Вариант 2