Приложение F (обязательное). Дополнительные требования к выключателям с электронной защитой от сверхтоков

Приложение F
(обязательное)

Дополнительные требования к выключателям с электронной защитой от сверхтоков

F.1 Область применения

Настоящее приложение распространяется на выключатели, предназначенные для установки в цепях переменного тока и обеспечивающие защиту от сверхтоков посредством электронного устройства, встроенного в выключатель и независимого от напряжения сети или любого другого вспомогательного источника.

В приложении содержатся испытания для проверки работоспособности выключателей в заданных условиях внешней среды.

Настоящее приложение не содержит специфических испытаний, предназначенных для проверки иных функций электронного устройства, кроме защиты от сверхтоков. Тем не менее испытания по настоящему приложению должны гарантировать, что электронное устройство не влияет на исполнение функции защиты от сверхтоков.

F.2 Перечень испытаний

Испытания, указанные в настоящем перечне, являются типовыми испытаниями и дополнительными к испытаниям раздела 8.

Примечание - При наличии стандарта на специфические условия внешней среды на него следует ссылаться при необходимости.

F.2.1 Испытания на электромагнитную совместимость - устойчивость к электромагнитным помехам

F.2.1.1 Общие положения

Выключатели с электронной защитой от сверхтоков следует испытывать в соответствии с таблицами J.1 и J.3.

F.2.1.2 Критерии работоспособности

Результаты испытаний на устойчивость к электромагнитным помехам необходимо оценивать согласно критериям работоспособности, приведенным в J.2.1:

Критерий работоспособности А

На этапе 1 при нагрузке током, соответствующим 0,9 уставки, выключатель не должен сработать, а функция мониторинга при ее наличии должна четко указать его состояние.

На этапе 2 при нагрузке током, соответствующим 2,0 уставки, выключатель должен сработать в пределах от 0,9 минимального значения до 1,1 максимального значения время-токовой характеристики, заданной изготовителем, а функция мониторинга при ее наличии должна правильно указать состояние выключателя.

Критерий работоспособности В

В ходе испытания при нагрузке 0,9 токовой уставки выключатель не должен сработать. После испытания выключатель должен соответствовать время-токовой характеристике, указанной изготовителем при нагрузке 2,0 уставки, а мониторинг должен четко зафиксировать состояние выключателя.

F.2.2 Пригодность к применению при изменении частоты питания

Испытание проводят по разделу F.6.

F.2.3 Испытание на сухое тепло

Испытание выполняют по разделу F.7.

F.2.4 Испытание на влажное тепло

Испытание выполняют по разделу F.8.

F.2.5 Испытание на тепловой удар

Испытание выполняют по разделу F.9.

F.3 Общие условия испытаний

F.3.1 Общие положения

Испытания согласно настоящему приложению могут быть проведены отдельно от испытаний по разделу 8.

Испытания на ЭМС проводят по приложению J с учетом дополнительных требований, приведенных в F.4 и F.5.

F.3.2 Испытания на электромагнитную совместимость

В испытаниях на устойчивость к низкочастотным электромагнитным помехам (F.4) для каждого типоразмера испытывают один выключатель каждого типа датчика тока; замену числа витков обмотки в этом случае не считают отличием.

Уставку по току регулируют до минимального значения.

Каждая из уставок расцепителя, кратковременная и мгновенная, если имеются, должна быть отрегулирована на минимальное значение, но не менее 2,5 .

Испытания проводят в испытательной цепи, как указано далее, принимая во внимание чувствительность: к потере фазы.

Принято, чтобы характеристики срабатывания выключателей с электронной защитой от сверхтоков были одни и те же независимо от того, какие испытания проводят:

- на отдельных полюсах многополюсных выключателей;

- на двух или трех полюсах, соединенных последовательно;

- при трехфазном соединении.

Примечание - Это дает возможность провести сравнение результатов испытаний, полученных при фазных комбинациях полюсов, как требуется в испытательных циклах.

Для выключателей с функцией дифференциального тока (см. приложения В и М):

- согласно F.4.4 - F.4.6 испытания проводят на паре фазных полюсов для многополюсных выключателей во избежание непреднамеренного срабатывания вследствие дифференциального тока;

- согласно F.4.1 и F.4.7 испытания могут быть выполнены при любой комбинации фазных полюсов до тех пор, пока возможно избежать непреднамеренного срабатывания вследствие дифференциального тока.

F.4 Испытания на устойчивость к низкочастотным электромагнитным помехам

F.4.1 Испытания, касающиеся несинусоидальных токов в результате гармоник

F.4.1.1 Общие положения

Данные испытания следует проводить для выключателей, электронные устройства обнаружения тока которых определены изготовителем как чувствительные к действующему значению тока.

Эта информация должна быть или маркирована на выключателе, и/или указана в документации изготовителя.

Испытуемый выключатель должен быть испытан на открытом воздухе, если не предназначен исключительно для применения в специальной отдельной оболочке. В этом случае его испытывают в такой оболочке. Описание оболочки, включая размеры, должно быть приведено в протоколе испытаний.

По возможности испытания следует проводить при номинальной частоте тока.

Примечание - Испытательные токи генерируются силовым источником на базе тиристоров, сердечников с подмагничиванием, программируемых источников или других подходящих источников.

F.4.1.2 Испытательные токи

Форма волны испытательного тока должна соответствовать одному из двух следующих вариантов:

a) две формы волны, прикладываемые последовательно:

- одна форма волны, состоящая из основной составляющей и третьей гармонической составляющей;

- другая форма волны, состоящая из основной составляющей и пятой гармонической составляющей;

b) форма волны, состоящая из основной составляющей и третьей, пятой и седьмой гармонических составляющих.

Испытательные токи необходимо определять так:

Для варианта а):

Испытание третьей гармоникой и коэффициент амплитуды:

Испытательный ток необходимо определять так:

- 72% основной составляющей третья гармоника % основной составляющей;

- коэффициент амплитуды: ;

Испытание пятой гармоникой и коэффициент амплитуды:

Испытательный ток необходимо определять так:

- 45% основной составляющей пятая гармоника % основной составляющей;

- коэффициент амплитуды: ;

Для варианта b):

Испытательный ток для каждого периода, состоящего из двух полупериодов, необходимо определять так:

- время прохождения тока в течение каждого полупериода, меньшего или равного 21% периода;

- коэффициент амплитуды равен или более 2,1.

Примечания

1 Коэффициент амплитуды - это пиковое значение тока, деленное на действующее значение волны тока. Формулу см. на рисунке F. 1.

2 Испытательный ток для варианта b) имеет следующие гармонические составляющие по отношению к основной составляющей:

- третья гармоника св. 60%;

- пятая гармоника св. 14%;

- седьмая гармоника св. 7%.

Могут присутствовать гармоники и более высокого порядка.

3 Форма волны испытательного тока для варианта b) может быть получена, например, с помощью двух расположенных впритык тиристоров (см. рисунок F.1).

4 Испытательные токи 0,9 и 2,0 (см. критерий работоспособности А) являются действующими значениями составных форм волны.

F.4.1.3 Методика испытания

Испытания проводят на любой паре фазных полюсов согласно перечислению b) 7.2.1.2.4 при испытательном токе, соответствующем напряжении и соединениях в соответствии с рисунком F.2. Для расцепителей, которые определены как чувствительные к обрыву фазы, соединения выполняют по рисунку F.3 или F.4, что больше подходит. Минимальные расцепители напряжения при их наличии должны быть либо запитаны, либо отключены. Во время испытания все вспомогательные устройства должны быть отключены.

Длительность испытания по проверке устойчивости к ложному срабатыванию (при 0,9 тока уставки) должна составлять 10-кратное время отключения, что соответствует двойной уставке по току.

F.4.1.4 Результаты испытания

По критерию работоспособности А в соответствии с F.2.1.2.

F.4.2 Испытания на устойчивость к электростатическим разрядам

По J.2.2 приложения J со следующими дополнениями.

Испытательное устройство должно соответствовать рисункам F.16 и J.3.

Испытательная цепь должна соответствовать приведенной на рисунке F.2. Для расцепителей, которые определены как чувствительные к обрыву фазы, соединения выполняют согласно рисунку F.3 или F.4, что применимо.

Расположение шин, показанное на рисунках F.2 - F.4, может быть иным при условии сохранения минимального расстояния, равного 0,1 м с отклонением 10%, токоведущих частей до оболочки. Фактическая конфигурация цепи должна быть приведена в протоколе испытаний.

Применяют критерий работоспособности В в соответствии с F.2.1.2.

F.4.3 Испытания на устойчивость к воздействию радиочастотного излучения электромагнитного поля

По J.2.3 приложения J со следующими дополнениями.

Испытательное устройство должно соответствовать рисункам F.16 и F.17. Испытательная цепь расцепителей, которые определены как чувствительные к обрыву фазы, должна соответствовать рисунку F.3 или F.4, что применимо.

По критерию работоспособности А в соответствии с F.2.1.2.

F.4.4 Испытания на устойчивость к наносекундным импульсным помехам

По J.2.4 приложения J со следующими дополнениями.

Испытательное устройство должно соответствовать рисункам F.16 и F.18 в силовой части и рисункам F.16 и F.19 в сигнальной части.

Со стороны вывода источника переменного тока помехи прикладывают к одному фазному полюсу, выбранному произвольно, выключатель питается от других фазных полюсов по рисунку F.6.

Для расцепителей, которые определены как чувствительные к обрыву фазы, испытание проводят по рисунку F.7 для трех фазных полюсов, соединенных последовательно, или, как показано на рисунке F.8, на одном фазном полюсе, выбранном произвольно, для трехфазного соединения.

Критерий работоспособности А по F.2.1.2. Вместе с тем во время испытания допустимы временные изменения функций мониторинга (например, нежелательное свечение светодиода), в этом случае после испытания следует проверить корректность функции мониторинга. На этапе 2 помехи прикладывают до срабатывания выключателя.

F.4.5 Испытания на устойчивость к скачкам напряжения/тока

По J.2.5 приложения J со следующими дополнениями:

Со стороны источника переменного тока помехи прикладывают к одному фазному полюсу, взятому произвольно, выключатель питается от двух других фазных полюсов согласно рисунку F.9 (между фазой и землей) и рисунку F.12 (между фазами).

Для расцепителей, которые определены как чувствительные к обрыву фазы, испытание проводят по рисунку F.10 (между фазой и землей) и по рисунку F.13 (между фазами) для трех фазных полюсов, соединенных последовательно, или, как показано на рисунке F.11 (между фазой и землей) или на рисунке F.14 (между фазами), на одном фазном полюсе, выбранном произвольно, для трехфазного соединения.

Критерий работоспособности В по F.2.1.2.

F.4.6 Испытания на устойчивость к кондуктивным электромагнитным помехам, наведенным радиочастотными полями (общий тип)

По J.2.6 приложения J со следующими дополнениями:

Испытательное устройство должно соответствовать рисункам F.16, F.20, F.21, F.22 или F.23 в силовой части и рисунку F.16 в сигнальной части.

Со стороны вывода источника переменного тока помехи прикладывают к одному фазному полюсу, выбранному произвольно, выключатель питается от других фазных полюсов по рисунку F.2.

Испытательная цепь расцепителей, которые определены как чувствительные к обрыву фазы, должна соответствовать рисунку F.3 или F.4, что применимо.

Критерий работоспособности А - в соответствии с F.2.1.2.

F.4.7 Испытание, относящееся к провалам и разрывам тока

F.4.7.1 Методика испытания

Испытуемый выключатель необходимо испытывать на открытом воздухе, если он не предназначен исключительно для применения в специальной отдельной оболочке. В этом случае его испытывают в такой оболочке. Описание оболочки, включая размеры, должно быть приведено в протоколе испытаний.

Испытательная цепь должна соответствовать рисунку F.2 для двух фазных полюсов, взятых произвольно.

Испытательная цепь расцепителей, которые определены как чувствительные к обрыву фазы, должна соответствовать рисунку F.3 или F.4, что применимо.

Испытания необходимо проводить с синусоидальным током при любом удобном напряжении. Прикладываемый ток должен соответствовать рисунку F.5 и таблице F.1, где - уставка тока, - испытательный ток #ровала, T - период синусоидального тока.

Длительность каждого испытания должна быть от трехкратного до четырехкратного максимального времени отключения, соответствующего двукратной уставке по току, или 10 мин (берут меньшее).

F.4.7.2 Результаты испытаний

По критерию работоспособности В в соответствии с F.2.1.2, за исключением того, что проверка после испытаний не требуется.

Таблица F.1 - Испытательные параметры провалов и разрывов тока

Номер испытания	I
1		0,5Т
2		1Т
3	0	5Т
4		25Т
5		50Т
6		10Т
7	0,4	25Т
8		50Т
9		10Т
10	0,7	25Т
11		50Т

F.5 Испытания на помехоэмиссию

F.5.1 Гармоники

Электронные цепи управления работают на низких токах и, как следствие, создают незначительные электромагнитные помехи, поэтому испытаний не требуется.

F.5.2 Колебания напряжения

Электронные цепи управления работают на низких токах и, как следствие, создают незначительные электромагнитные помехи, поэтому испытаний не требуется.

F.5.3 Кондуктивные радиочастотные помехи (150 кГц - 30 МГц)

Выключатели по настоящему приложению не зависят от напряжения сети или любого другого вспомогательного источника питания. Электронные цепи не соединены напрямую с источником тока и работают на низких токах и, как следствие, создают незначительные электромагнитные помехи, поэтому испытаний не требуется.

F.5.4 Излучаемые радиочастотные помехи (30 МГц - 1 ГГц)

По J.3.3 приложения J со следующими дополнениями:

Испытательная цепь должна соответствовать рисунку F.2. Испытательная цепь расцепителей, которые определены как чувствительные к обрыву фазы, должна соответствовать рисунку F.3 или F.4, что применимо.

Минимальные расцепители напряжения при их наличии должны быть либо запитаны, либо отключены. Во время испытания все вспомогательные устройства должны быть отключены.

Пределы по таблице J.3.

F.6 Пригодность к применению при изменении частоты питания

Испытанием проверяются характеристики срабатывания автоматических выключателей, определенные как пригодность к применению при изменении частоты питания. Это не относится к выключателям только на номинальную частоту 50 - 60 Гц.

F.6.1 Условия испытаний

Испытания следует проводить на каждой номинальной частоте или, при наличии диапазона частот, - на наименьшей и наибольшей номинальных частотах.

F.6.2 Методика испытаний

Испытания проводят на любой произвольно выбранной паре фазных полюсов, при любом удобном напряжении.

Испытательная цепь должна соответствовать рисунку F.2. Испытательная цепь расцепителей, которые определены как чувствительные к обрыву фазы, должна соответствовать рисунку F.3 или F.4, что применимо.

Минимальные расцепители напряжения при их наличии должны быть либо запитаны, либо отключены. На время испытания все вспомогательные устройства должны быть отключены.

Каждая уставка по току расцепителя мгновенного действия или с выдержкой времени должна при необходимости регулироваться до 2,5 уставки по току. Если данная уставка неприменима, должны быть использованы ближайшие наибольшие уставки.

Испытания необходимо выполнить в следующем порядке:

a) Ток, равный 0,95 условного тока несрабатывания (см. таблицу 6), подают в течение десятикратного времени срабатывания, соответствующего двукратной уставке по току.

b) Сразу же после испытания а) подают ток, равный 1,05 условного тока срабатывания.

c) Дальнейшее испытание выполняют при токе, равном двукратной уставке по току, начиная с холодного состояния.

F.6.3 Результаты испытаний

Для каждой испытательной частоты характеристики расцепителей токов перегрузки должны отвечать следующим требованиям:

- при испытании а) не должно происходить срабатывания;

- при испытании b) срабатывание должно произойти в пределах условного времени;

- при испытании с) срабатывание должно произойти в пределах 1,1 максимального и 0,9 минимального значений время-токовых характеристик, указанных изготовителем.

F.7 Испытание на сухое тепло

F.7.1 Методика испытания

Испытание проводят на выключателе согласно 7.2.2 при максимальном номинальном токе для соответствующего типоразмера на всех фазных полюсах при температуре внешней среды 40°С. После достижения установившейся температуры длительность испытания должна составлять 168 ч.

Крутящие моменты при затягивании, прикладываемые к зажимам, должны соответствовать указаниям изготовителя, при отсутствии указаний - таблице 4 ГОСТ Р 50030.1.

Наряду с этим испытание можно выполнять следующим образом:

- измеряют и записывают наибольшее превышение температуры воздуха, окружающего электронные компоненты, во время проверки превышения температуры в испытательном цикле I;

- устанавливают устройства электронной защиты в испытательной камере;

- подают питание входной величины к устройству электронной защиты;

- регулируют температуру испытательной камеры до значения, на 40°С превышающего температуру, зарегистрированную для воздуха, окружающего электронные компоненты, и поддерживают эту температуру в течение 168 ч.

F.7.2 Результаты испытания

Выключатель и электронное устройство должны отвечать следующим требованиям:

- не должно происходить срабатывание выключателя;

- не должно происходить действий электронной защиты, способных вызвать срабатывание выключателя.

F.7.3 Проверка расцепителей токов перегрузки

После испытания по F.7.1 действие расцепителей токов перегрузки выключателя необходимо проверять согласно перечислению b) 7.2.1.2.4.

F.8 Испытание на влажное тепло

F.8.1 Методика испытания

Испытание проводят в соответствии с ГОСТ 28216.

Верхняя температура должна быть °С (вариант 1), число проводимых циклов - 6.

Можно провести испытание, помещая в испытательную камеру только электронные компоненты.

F.8.2 Проверка расцепителей токов перегрузки

После испытания по F.8.1 действие расцепителей токов перегрузки выключателя необходимо проверить согласно перечислению b) 7.2.1.2.4.

F.9 Испытание на тепловой удар

F.9.1 Условия испытания

Устройство электронной защиты каждого типа необходимо подвергать циклическому изменению температуры согласно рисунку F.15.

Скорость изменения температуры при повышении и понижении должна быть °С/мин. Температура по достижении своего уровня должна удерживаться не менее 2 ч.

Число циклов должно быть 28.

F.9.2 Методика испытания

Испытание следует проводить в соответствии с МЭК 60068-2-14 [8].

Для этих испытаний электронная защита может быть встроенной в выключатель или установлена отдельно.

Электронная защита должна снабжаться питанием как при эксплуатации.

Если электронная защита встроена в выключатель, главная цепь должна быть обесточена.

F.9.3 Результаты испытания

Электронная защита должна отвечать следующему требованию.

Не должно происходить действий электронной защиты, которые могли бы вызвать срабатывание выключателя в течение 28 циклов.

F.9.4 Проверка расцепителей перегрузки

После испытания по F.9.2 должна быть проверена работа расцепителей токов перегрузки выключателя согласно перечислению b) 7.2.1.2.4.