ГОСТ IEC TR 60269-5-2022 Предохранители плавкие низковольтные. Часть 5. Руководство по применению.

        ГОСТ IEC TR 60269-5-2022

 

 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

 

 

 ПРЕДОХРАНИТЕЛИ ПЛАВКИЕ НИЗКОВОЛЬТНЫЕ

 

 Часть 5

 

 Руководство по применению

 

 Low-voltage fuses. Part 5. Guidance for the application

МКС 29.120.50

Дата введения 2023-03-01

 

 Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Акционерным обществом "Диэлектрические кабельные системы" (АО "ДКС") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии документа, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 31 августа 2022 г. N 153-П)

За принятие проголосовали:

 

 

 

 

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Армения

AM

ЗАО "Национальный орган по стандартизации и метрологии" Республики Армения

 

Беларусь

BY

Госстандарт Республики Беларусь

 

Киргизия

KG

Кыргызстандарт

 

Россия

RU

Росстандарт

 

Узбекистан

UZ

Узстандарт

 

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 21 сентября 2022 г. N 960-ст межгосударственный стандарт ГОСТ IEC TR 60269-5-2022 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 марта 2023 г.

5 Настоящий стандарт идентичен международному документу IEC TR 60269-5:2014* "Предохранители плавкие низковольтные. Часть 5. Руководство по применению" (Low-voltage fuses - Part 5: Guidance for the application of low-voltage fuses, IDT)

 

 

           

Международный документ разработан подкомитетом 32В "Предохранители плавкие низковольтные" Технического комитета ТС 32 "Предохранители" Международной электротехнической комиссии (IEC).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"

 

 Введение

Настоящий стандарт включает следующие важные технические изменения относительно предыдущего издания IEC TR 60269-5:

a) добавлены рекомендации по работе плавких предохранителей на больших высотах;

b) добавлена более подробная информация о рабочих напряжениях;

c) добавлены рекомендации по защите фотоэлектрических систем (ФЭС);

d) внесены различные исправления.

Плавкие предохранители защищают различные типы оборудования и коммутационной аппаратуры от воздействий сверхтоков, в том числе являющихся критическими и в результате приводящих к следующим нежелательным последствиям:

- термическое повреждение проводников или токопроводящих шин;

- испарение металла;

- ионизация газов;

- образование дуги, пожар, взрыв;

- повреждение изоляции.

Помимо опасности для персонала простой и ремонт, необходимый для восстановления поврежденного оборудования, могут привести к серьезным экономическим потерям.

Современные плавкие предохранители представляют собой приборы защиты от сверхтоков, обеспечивающие оптимальное экономичное решение для устранения или минимизации воздействий сверхтоков на защищаемое оборудование.

 

      1 Область применения

Настоящий стандарт является руководством по применению низковольтных плавких предохранителей с указанием по применению токоограничивающих плавких предохранителей для защиты современного сложного и чувствительного электротехнического и электронного оборудования. Настоящий стандарт распространяется на низковольтные плавкие предохранители до 1000 В переменного тока и 1500 В постоянного тока, разработанные и производимые в соответствии с требованиями серии стандартов IEC 60269.

 

      2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты [для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения)]:

IEC 60050 (all parts), International Electrotechnical Vocabulary (IEV) (Международный электротехнический словарь)

Доступен на http://www.electropedia.org/

IEC/TR 60146-6
, Semiconductor converters - Part 6: Application guide for the protection of semiconductor converters against overcurrent by fuses (Преобразователи полупроводниковые. Часть 6. Руководство по применению предохранителей для защиты полупроводниковых преобразователей от сверхтоков)
 

_______________

Отменен.
 

IEC 60269 (all parts), Low-voltage fuses (Предохранители плавкие низковольтные)

IEC 60269-1:2006, Low-voltage fuses - Part 1: General requirements (Предохранители плавкие низковольтные. Часть 1. Общие требования)

IEC 60269-2, Low-voltage fuses - Part 2: Supplementary requirements for fuses for use by authorized persons (fuses mainly for industrial application) - Examples of standardized systems of fuses A to K [Предохранители плавкие низковольтные. Часть 2. Дополнительные требования к плавким предохранителям, используемым квалифицированным персоналом (главным образом промышленного назначения). Примеры стандартизованных систем предохранителей от А до К]

IEC 60269-3, Low-voltage fuses - Part 3: Supplementary requirements for fuses for use by unskilled persons (fuses mainly for household or similar applications) - Examples of standardized systems of fuses A to F [Предохранители плавкие низковольтные. Часть 3. Дополнительные требования к плавким предохранителям для эксплуатации неквалифицированным персоналом (плавкие предохранители бытового и аналогичного назначения). Примеры стандартизованных систем плавких предохранителей от A до F]

IEC 60269-4:2009, Low-voltage fuses - Part 4: Supplementary requirements for fuse-links for the protection of semiconductor devices (Предохранители плавкие низковольтные. Часть 4. Дополнительные требования к плавким вставкам для защиты полупроводниковых приборов)

IEC 60269-6, Low-voltage fuses - Part 6: Supplementary requirements for fuse-links for the protection of solar photovoltaic energy systems (Предохранители плавкие низковольтные. Часть 6. Дополнительные требования к плавким вставкам для защиты солнечных фотогальванических энергетических систем)

IEC 60364-4-41:2005, Low-voltage electrical installations - Part 4-41: Protection for safety - Protection against electric shock (Электрические установки зданий. Часть 4-41. Защита для обеспечения безопасности. Защита от электрического удара)

IEC 60364-4-43:2008, Low-voltage electrical installations - Part 4-43: Protection for safety - Protection against overcurrent (Низковольтные электрические установки. Часть 4-43. Защита для обеспечения безопасности. Защита от сверхтока)

IEC 60364-5-52, Low-voltage electrical installations - Part 5-52: Selection and erection of electrical equipment - Wiring systems (Электрические установки зданий. Часть 5-52. Выбор и установка электрооборудования. Системы проводки)

IEC 60947 (all parts), Low-voltage switchgear and controlgear (Аппаратура распределения и управления низковольтная)

IEC 60947-3:2008
, Low-voltage switchgear and controlgear - Part 3: Switches, disconnectors, switch-disconnectors and fuse-combination units (Аппаратура коммутационная и механизмы управления низковольтные комплектные. Часть 3. Выключатели, разъединители, выключатели-разъединители и блоки предохранителей)
 

_______________

Заменен на IEC 60947-3:2020. Однако для однозначного соблюдения требований настоящего стандарта, выраженного в датированной ссылке, рекомендуется использовать только указанное в этой ссылке издание.
 
IEC 60947-4-1:2009
, Low-voltage switchgear and controlgear - Part 4-1: Contactors and motor-starters - Electromechanical contactors and motor-starters (Аппаратура коммутационная и механизмы управления низковольтные комплектные. Часть 4-1. Контакторы и пускатели электродвигателей. Электромеханические контакторы и пускатели электродвигателей)
 

_______________

Заменен на IEC 60947-4-1:2018. Однако для однозначного соблюдения требований настоящего стандарта, выраженного в датированной ссылке, рекомендуется использовать только указанное в этой ссылке издание.
 

IEC/TR 61912-1:2007, Low-voltage switchgear and controlgear - Overcurrent protective devices - Part 1: Application of short-circuit ratings (Низковольтная коммутационная аппаратура и аппаратура управления. Устройства защиты от сверхтоков. Часть 1. Применение расчетных характеристик короткого замыкания)

 

      3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 выключатель (контактный) [switch (mechanical)]: Контактное коммутационное устройство, способное включать, проводить и отключать электрические токи при нормальных условиях электрической цепи, которые могут включать установленные условия рабочей перегрузки, а также проводить определенное время электрические токи при установленных анормальных условиях электрической цепи, таких как короткое замыкание.

Примечание - Выключатель может иметь способность включать, но не отключать токи короткого замыкания.

[IEC 60050-441:1984, 441-14-10]

3.2 разъединитель (disconnector): Контактное коммутационное устройство, которое в разомкнутом положении обеспечивает изолирующий промежуток в соответствии с установленными требованиями.

Примечание - Некоторые разъединители могут не иметь способности коммутации нагрузки.

[IEC 60050-441:1984, 441-14-05, изменения: определение изменено и добавлено примечание]

3.3 комбинированный блок плавкий предохранитель - контактное коммутационное устройство (fuse-combination unit): Комбинация контактного коммутационного устройства и одного или нескольких плавких предохранителей в составном блоке, собранном производителем или в соответствии с его инструкциями.

[IEC 60050-441:1984, 441-14-04, изменения: удалено примечание]

3.4 выключатель - плавкий предохранитель (switch-fuse): Выключатель, в котором к одному или нескольким полюсам последовательно присоединены плавкие предохранители, образуя комбинированный блок.

[IEC 60050-441:1984, 441-14-14]

3.4.1 одиночный разрыв и двойной разрыв цепи (single-break and double-break): Выключатель - плавкий предохранитель должен иметь одиночный разрыв цепи (размыкает цепь с одной стороны плавкой вставки) или двойной разрыв цепи (размыкает цепь с двух сторон плавкой вставки).

3.5 плавкий предохранитель-выключатель (fuse-switch): Выключатель, в котором плавкая вставка или держатель плавкой вставки с плавкой вставкой образует подвижный контакт.

[IEC 60050-441:1984, 441-14-17]

3.5.1 одиночный и двойной разрыв (single-break and double-break): Предохранитель-разъединитель с одиночным разрывом цепи размыкает цепь с одной стороны плавкой вставки, с двойным разрывом цепи размыкает цепь с обеих сторон плавкой вставки.

3.6 коммутационное устройство; КУ (switching device, SD): Устройство, предназначенное для включения или отключения электрического тока в одной или нескольких электрических цепях.

Примечание - Коммутационное устройство может выполнять одну или обе операции.

[IEC 60050-441:1984, 441-14-01, изменения: добавлено примечание]

3.7 устройство защиты от короткого замыкания; УЗКЗ (short-circuit protective device SCPD): Устройство, предназначенное для защиты цепи или ее части от повреждений вследствие воздействия токов короткого замыкания.

3.8 защита от перегрузки (overload protection): Защита, предназначенная для срабатывания в случае перегрузки на защищаемом участке.

[IEC 60050-448:1995, 448-14-31]

3.9 перегрузка (overload): Условия оперирования в электрически не поврежденной цепи, которые вызывают сверхток.

[IEC 60050-441:1984, 441-11-08]

3.10 сверхток (overcurrent): Электрический ток, превышающий номинальный ток.

[IEC 60050-442:1998, 442-01-20]

3.11
номинальный условный ток короткого замыкания (коммутационного аппарата)
[rated conditional short-circuit current (of a switching device)
]: Ожидаемый ток, который коммутационный аппарат, защищенный устройством защиты от короткого замыкания, может выдерживать в течение рабочего времени аппарата при условиях испытания, указанных в соответствующем стандарте к изделию.
 

3.12 селективность защиты (selectivity of protection): Способность защиты определять поврежденный участок и (или) поврежденную фазу энергосистемы.

Примечание - Несмотря на то, что значения терминов "селективность" и "избирательность" схожи в определениях IEC, в стандарте предпочтение отдается термину "селективность", который используется для обозначения способности одного устройства сверхтока работать вместо другого последовательно включенного устройства сверхтока в заданном диапазоне сверхтоков. Также учитывается эффект тока нагрузки в состоянии покоя на селективность в зоне перегрузки.

[IEC 60050-448:1995, 448-11-06, изменения: добавлено примечание]

 

      4 Преимущества плавких предохранителей

Токоограничивающий плавкий предохранитель обеспечивает полную защиту от эффектов сверхтоков, защищая и электрические цепи, и их компоненты. Плавкие предохранители обладают сочетанием следующих положительных характеристик:

a) высокая отключающая способность (высокий номинал тока отключения);

b) отсутствие необходимости сложных расчетов коротких замыканий;

c) простое и недорогое расширение системы в случае повышенных токов короткого замыкания;

d) высокое ограничение по току (низкие значения
);
 

e) обязательное устранение неисправности перед повторной подачей энергии.

Плавкие предохранители невозможно "сбросить", что заставляет потребителя обнаруживать и устранять состояние неисправности перед повторной подачей электроэнергии в цепь;

f) надежность.

Отсутствие подвижных частей с износом или попаданием грязи, масла или образованием коррозии. Замена плавких предохранителей обеспечивает восстановление защиты до исходного уровня;

g) экономичная защита.

Компактный размер обеспечивает защиту от сверхтоков при высоких уровнях токов короткого замыкания;

h) отсутствие повреждений пускателей и контакторов (тип координации 2 в соответствии IEC 60947-4-1).

Ограничение энергии короткого замыкания и пиковых токов до низкого уровня, плавкие предохранители применяют для обеспечения типа координации 2 без повреждения компонентов в цепях электродвигательной нагрузки;

i) безопасная, бесшумная работа.

Отсутствие выделяемых газов, образования пламени, дуги и прочих последствий при отключении токов короткого замыкания наибольших значений. Высокая скорость срабатывания в условиях больших токов короткого замыкания значительно ограничивает опасность возгорания дуги в месте короткого замыкания;

j) простая организация координации.

Стандартные характеристики плавкого предохранителя и высокая степень ограничения по току обеспечивают эффективную координацию между плавкими предохранителями и другими устройствами;

k) стандартные эксплуатационные характеристики.

Плавкие предохранители, разрабатываемые и изготавливаемые в соответствии с требованиями серии стандартов IEC 60269, обеспечивают возможность замены, благодаря типовым характеристикам по всему миру;

I) улучшение качества энергии.

Токоограничивающие плавкие предохранители отключают высокие токи короткого замыкания за пару миллисекунд, сводя к минимуму отклонения или падения напряжения в системе;

m) защита от постороннего вмешательства.

После установки характеристики предохранителя невозможно изменить или отрегулировать, тем самым сохраняя их эксплуатационные характеристики и позволяя избежать неисправностей;

n) отсутствие необходимости в техническом обслуживании.

Установка плавких предохранителей с типоразмером, соответствующим номинальному току, не требует технического обслуживания, настроек или повторных калибровок. Они могут оставаться в эксплуатации, обеспечивая изначально рассчитанные уровни максимальной токовой защиты в течение десятилетий;

o) высокий уровень энергоэффективности.

Сопротивление и рассеивание мощности плавкого предохранителя очень низкие по сравнению с другими защитными устройствами. Величина мощности потерь по сравнению с передаваемой мощностью значительно меньше 0,1%;

p) надежная защита персонала и оборудования в случае возгорания дуги.

Токоограничивающие предохранители соответствующего типоразмера, работающие в пределах своего диапазона ограничения тока, прерывают токи из-за дугового замыкания за несколько миллисекунд, сохраняя энергию дуги значительно ниже опасного и способного причинить ущерб уровня.

 

      5 Конструкция и функционирование плавких предохранителей

5.1 Плавкий предохранитель и аксессуары

Плавкий предохранитель - это защитное устройство, состоящее:

- из плавкой вставки;

- основания плавкого предохранителя;

- держателя плавкого предохранителя или рукоятки для замены.

Допускается объединение аксессуаров в комбинацию с плавким предохранителем.

5.2 Конструкция плавких предохранителей

5.2.1 Плавкая вставка

На рисунках 1 и 2 показана конструкция типичных низковольтных плавких вставок промышленного назначения. Такие плавкие вставки, как правило, называют токоограничивающими плавкими вставками или плавкими вставками с высокой отключающей способностью. Плавкие вставки по IEC 60269-2 (плавкие предохранители промышленного назначения) производят с номиналами по току до 6000 А.

Плавкие вставки по IEC 60269-3 (плавкие предохранители бытового назначения) производят с номиналами по току до 100 А.

Плавкий элемент, как правило, изготавливают из пластины, в качестве материала применяют серебро или медь с множеством сужений в поперечном сечении, называемых выемками. Такая форма с несколькими сужениями (или выемками) является наиболее важным элементом конструкции плавких предохранителей, как правило, ее производят методом штамповки.

Материал с мезомерным эффектом (см. 5.3.3) добавляют в плавкий элемент для достижения контролируемой операции плавления в диапазоне перегрузок. Чистота материалов плавкого элемента и их точные физические размеры обеспечивают надежную работу плавкого предохранителя.

 

 

 

 

     1 - ножевой контакт; 2 - плавкий элемент; 3 - корпус предохранителя; 4 - крышка; 5 - наполнитель

     Рисунок 1 - Стандартная плавкая вставка согласно IEC 60269-2

 

 

 

 

     1 - ножевой контакт; 2 - плавкий элемент; 3 - корпус предохранителя; 4 - замыкательная пластинка (с держателем); 5 - провод указателя; 6 - материал с мезомерным эффектом; 7 - наполнитель; 8 - индикатор

     Рисунок 2 - Типичная плавкая вставка согласно IEC 60269-2

5.2.2 Контакты плавких вставок

Контакты плавких вставок обеспечивают электрическое соединение между плавкой вставкой и основанием или держателем плавкого предохранителя. Контакты производят из меди или ее сплавов и, как правило, они защищены от образования непроводящих слоев в результате осаждения.

5.2.3 Указатель и боек

Некоторые плавкие предохранители оснащены указателями или бойками для быстрого определения срабатывания плавкой вставки. В плавких предохранителях, оснащенных бойками, также предусмотрено средство механической активации (например, для выключателя удаленной сигнализации) и визуальной индикации.

5.2.4 Основание плавкого предохранителя

Основание плавкого предохранителя оснащено соответствующими контактами для установки плавкой вставки, средствами присоединения для кабелей или шин, корпусом, изготовленным из изоляционного материала.

5.2.5 Съемник для замены и держатели плавких предохранителей

При необходимости съемник для замены или держатели плавких предохранителей позволяют проводить замену плавких вставок в системе под напряжением согласно определенным условиям безопасности. Они выполнены из изоляционного материала и подвергаются испытаниям, применяемым к безопасным инструментам. Для некоторых систем напряжения держатели плавких вставок являются неотъемлемой частью держателя плавкого предохранителя, что исключает необходимость в наружной ручке для замены.

5.3 Работа плавкого предохранителя

5.3.1 Общие положения

Плавкие предохранители работают и в условиях коротких замыканий, и в условиях перегрузок. Как правило короткие замыкания происходят при силе тока в диапазоне 10 или более раз превышающих номинал плавкого предохранителя, а перегрузки - в диапазоне менее чем в 10 раз превышающих номинал плавкого предохранителя.

5.3.2 Работа плавкого предохранителя в условиях короткого замыкания

Во время короткого замыкания место сужения (выемки) плавится, одновременно образуя несколько дуг, число которых равно числу "перемычек" в месте сужения в плавком элементе. Полученное в результате этого напряжение дуги обеспечивает быстрое падение силы тока, приводя его к нулю. Это действие называют "ограничением тока".

Срабатывание плавкого предохранителя происходит в две стадии [см. рисунки 3a) и 3b)]:

- преддуговая стадия (плавление) (
): нагревание сужений (выемок) до температуры плавления и связанное с этим испарение металла;
 
- дуговая стадия (
): на выемках загораются дуги, которые тушатся наполнителем.
 

Время срабатывания - это сумма преддугового времени и времени горения дуги.

Энергия, образуемая током в защищаемой цепи в преддуговое время и время срабатывания представлены преддуговым значением
и значением срабатывания
соответственно. Схема на рисунке 3 демонстрирует токоограничивающую способность плавкой вставки в условиях короткого замыкания.
 
Время срабатывания
плавкой вставки значительно ниже времени пикового значения ожидаемого тока
.
 

 

 

 

     
- преддуговое время;
- время дуги;
- ожидаемый ток;
- ток, ограничиваемый плавким предохранителем
 

     Рисунок 3 - Работа токоограничивающего плавкого предохранителя

5.3.3 Работа плавкого предохранителя в условиях перегрузки

Во время перегрузки материал с мезомерным эффектом плавится и дуга образуется между двумя частями плавкого элемента. Наполнитель (как правило, чистый гранулированный кварц) окружает плавкий элемент, гасит дугу, сводя ток к нулю. По мере охлаждения расплавленный наполнитель превращается в похожий на стекло материал, изолируя половины плавкого элемента друг от друга и не допуская повторного возгорания дуги и дальнейшего протекания тока. Срабатывание плавкого предохранителя также происходит в две стадии [см. рисунки 4a) и 4b)]:

- преддуговая стадия (плавление) (
): нагревание плавкого элемента до температуры плавления на участке, содержащем материал с мезомерным эффектом. Этот период времени, как правило, длится чуть более 2 мс и обратно пропорционален силе тока перегрузки. Низкие уровни перегрузки приводят к более длительному времени плавления от нескольких секунд до нескольких часов;
 
- дуговая стадия (
): на участке, содержащем материал с мезомерным эффектом, загораются дуги, которые тушатся наполнителем. Это время зависит от рабочего напряжения.
 
Обе стадии составляют время срабатывания плавкого предохранителя (
). Энергию, образуемую током перегрузки в защищаемой цепи в течение преддуговой стадии (плавление) и во время срабатывания, указывают преддуговым значением
и рабочим значением
, соответственно; однако в условиях перегрузки преддуговое значение
настолько высокое, что практически не позволяет получить полезных прикладных данных, и преддуговое время является более предпочтительной мерой для промежутков времени, превышающих несколько периодов или несколько постоянных времени. В этом случае время дуги пренебрежительно мало по сравнению с преддуговым временем.
 

 

 

 

     
- условный ток плавления
 

     Рисунок 4 - Работа плавкого предохранителя при перегрузке

5.3.4 Преддуговая времятоковая характеристика плавкой вставки

Время плавления плавкой вставки также называют "преддуговым" временем. Плавкие вставки обладают обратно пропорциональной зависимостью тока и времени (увеличение тока приводит к уменьшению преддугового времени), как показано на рисунке 5. Это обеспечивает крайне короткое преддуговое время при токах высокой силы без ограничений. Повсеместное применение плавких предохранителей на протяжении долгого времени объясняется крайне коротким преддуговым временем.

 

 

 

 

     1 - максимальное время работы; 2 - минимальное преддуговое время

     Рисунок 5 - Времятоковая характеристика плавких вставок

5.3.5 Работа плавкого предохранителя на высоте более 2000 м над уровнем моря

При применении плавких вставок с номинальными токами на высоте до 2000 м над уровнем моря, не требуется применения коэффициента снижения их характеристик. Данное требование приведено в IEC 60269-1:2006 (подраздел 3.2).

Охлаждение окружающим воздухом влияет на предельно допустимый ток плавкого предохранителя и кабеля, рассматривается как показатель снижения допустимого тока в зависимости от атмосферного давления. Данная закономерность описана следующей аппроксимацией: на высоте более 2000 м над уровнем моря необходимо применение коэффициента снижения мощности 0,5% на каждые последующие 100 м в связи с пониженным отведением тепла от плавкой вставки при снижении плотности воздуха.

Выражают следующей формулой:

     
,
 

где I - максимальный допустимый ток на высоте h;

- номинальный ток на высоте до 2000 м;
 

h - высота, м.

Таблица 1 - Коэффициенты снижения мощности на разных высотах

 

 

 

Высота h, м

Коэффициент снижения мощности
 

2000

1,000

2500

0,975

3000

0,950

3500

0,925

4000

0,900

4500

0,875

5000

0,850

 

 

      6 Комбинация с плавким предохранителем

Комбинации с плавкими предохранителями сочетают в одном устройстве защиту цепи, обеспечиваемую плавкими вставками, и коммутацию цепи, обеспечиваемую выключателем. Комбинации с плавкими предохранителями стандартизированы в IEC 60947-3:2008, таблица 2.

Существует два вида комбинаций с плавкими предохранителями:

- выключатели - плавкие предохранители, выключатели-разъединители - плавкие предохранители - это выключатели, включенные последовательно с плавкими вставками и, как правило, представляют собой не требующие вмешательства оператора устройства с ручным управлением (мгновенное срабатывание);

- плавкие предохранители-разъединители и плавкие предохранители-выключатели-разъединители, в которых плавкие вставки, как правило, применяют в качестве подвижных частей, и которые представляют собой требующие вмешательства оператора устройства с ручным управлением.

Определение указано в IEC 60947-3 или IEC 60050-441. Основные виды представлены для более удобного понимания, полное описание указано в разделе 3:

- выключатель (контактный) (см. 3.1);

- разъединитель (см. 3.2);

- комбинация с плавким предохранителем (см. 3.3);

- выключатель - плавкий предохранитель (см. 3.4);

- плавкий предохранитель-выключатель (см. 3.5).

Существуют комбинации, отличающиеся от этих основных определений, которые показаны в таблице 2.

Таблица 2 - Определения и символы выключателей и комбинаций с плавкими предохранителями

 

 

 

 

Функции

Коммутация

Разъединение

Включение, отключение и разъединение

Выключатель

 

 

Разъединитель

 

 

Выключатель-разъединитель

 

 

Комбинации с плавким предохранителем

Выключатель - плавкий предохранитель с одиночным разрывом

 

 
Разъединитель - плавкий предохранитель
) с одиночным разрывом
 
 
Выключатель-разъединитель - плавкий предохранитель
с одиночным разрывом
 
 

Выключатель - плавкий предохранитель с двойным разрывом

 

 
Разъединитель - плавкий предохранитель
с двойным разрывом
 
 
Выключатель-разъединитель - плавкий предохранитель
с двойным разрывом
 
 

Плавкий предохранитель - выключатель с одиночным разрывом

 

 
Плавкий предохранитель - разъединитель
с одиночным разрывом
 
 
Плавкий предохранитель - выключатель-разъединитель
с одиночным разрывом
 
 

Плавкий предохранитель - выключатель с двойным разрывом

 

 
Плавкий предохранитель - разъединитель
с двойным разрывом
 
 
Плавкий предохранитель - выключатель-разъединитель
с двойным разрывом
 
 
Допускается установка плавкого предохранителя с любой стороны контактов оборудования или в стационарном положении между этими контактами.
 
Разъединение между контактными выводами ввода и вывода проверяют только с помощью испытаний.
 

Примечания

 

1 Символы приведены в IEC 60617-7.

 

2 Оборудование, показанное как имеющее одиночный разрыв, может иметь двойной разрыв.

 

 

Примечание к определению выключателя, т.е. указание того, что выключатель может иметь способность включать, но не выключать ток короткого замыкания, очень четко указывает, что выключатель согласно IEC 60947-3 не обладает отключающей способностью при коротком замыкании. В комбинации с плавким предохранителем он берет на себя функцию разъединения.

Поскольку большинство комбинаций с плавкими предохранителями в качестве неотъемлемой части изготавливаются как плавкие предохранители - выключатели-разъединители или выключатели-разъединители - плавкие предохранители, то их применяют в следующих целях:

- коммутация в условиях нагрузки;

- разъединение;

- защита от короткого замыкания.

Плавкие предохранители, установленные в выключателе в комбинации с плавкими предохранителями, также защищают сам выключатель от воздействий сверхтока.

 

      7 Выбор и маркировка плавких предохранителей

При выборе плавкого предохранителя учитывают характер защищаемого оборудования и мощность, которую необходимо разъединять. Определяют следующие параметры в отношении электропитания:

- напряжение в сети (рабочее напряжение);

- частота (для сетей переменного тока, см. раздел 17);

- ожидаемый ток короткого замыкания;

- ток при полной нагрузке (рабочий ток).

Токоограничивающие плавкие вставки разрабатывают с высокой отключающей способностью. Как правило, показатели существенно выше, чем минимальные значения, указанные в IEC 60269-2 и IEC 60269-3. Плавкие вставки поставляют с диапазоном номинальной отключающей способности, который охватывает самые высокие уровни ожидаемого тока, встречающиеся в ходе эксплуатации (например, до 200 кА).

Примечание - Плавкие вставки безопасно применять при значениях более низких, чем номинальная отключающая способность.

При выборе плавкого предохранителя для конкретной цели необходимо учитывать времятоковые характеристики и диапазон отключения. Времятоковые характеристики определяют область применения, диапазон отключения указывает необходимость применения плавких предохранителей совместно с дополнительными устройствами защиты от сверхтоков.

"Полный диапазон" означает, что плавкий предохранитель может отключать любой ток, способный расплавить плавкий элемент до номинальной отключающей способности. Плавкие предохранители с полным диапазоном применяют в качестве отдельных устройств.

"Частичный диапазон" или резервные плавкие предохранители предназначены исключительно для отключения токов короткого замыкания.

Как правило, резервные плавкие предохранители применяют в качестве резервной защиты с другими устройствами защиты от сверхтоков (например, пускатели двигателя или автоматические выключатели) при ожидаемых токах, превышающих отключающую способность такого устройства.

Серия IEC 60269 и ее различные системы предохранителей определяют диапазон времятоковых характеристик и диапазон отключения предохранителей, приведенные в таблице 3.

Таблица 3 - Применение плавкого предохранителя

 

 

 

 

Категория применения

Применение (характеристика)

Диапазон отключения

gG, gK

Общее назначение

Полный диапазон

gM

Защита цепи электродвигателя

Полный диапазон

aM

Защита цепей электродвигателя от коротких замыканий

Частичный диапазон (резервный)

gN

Общее назначение в Северной Америке для защиты проводников

Полный диапазон

gD

Общее назначение в Северной Америке с задержкой по времени

Полный диапазон

gPV

Защита фотоэлектрических (ФЭ) цепей

Полный диапазон

aR

Защита полупроводников

Частичный диапазон (резервный)

gR, gS

Защита полупроводников и проводников

Полный диапазон

gU

Общее назначение для защиты проводников

Полный диапазон

gL, gF, gl, gll

Бывшие типы плавких предохранителей общего назначения (заменены типом gG)

Полный диапазон

 

Плавкие предохранители для применения квалифицированным персоналом (промышленные плавкие предохранители), как правило, взаимозаменяемы. По этой причине каждая плавкая вставка, основание плавкого предохранителя и держатель плавкого предохранителя маркируются удобочитаемым способом нестираемыми красками с указанием следующей информации:

- наименование производителя или торговое наименование;

- идентификационные сведения о производителе, позволяющие найти дополнительную информацию;

- номинальное напряжение переменного и/или постоянного тока (см. таблицы 4 и 5);

- номинальный ток;

- номинальную частоту, если менее 45 Гц или более 62 Гц;

- типоразмер или код.

Также маркировка каждой плавкой вставки включает:

- буквенный код, определяющий диапазон отключения и категорию применения (в соответствии с таблицей 3);

- номинальную отключающую способность.

Основания и держатели плавких предохранителей, в маркировке которых указан переменный ток, допускается применять в цепях постоянного тока.

Плавкие вставки маркируют отдельно, если они поставляются для цепей постоянного и переменного тока.

Плавкие предохранители применяют до значений максимального напряжения, указанного в таблицах 4 и 5.

Таблица 4 - Максимальное рабочее напряжение плавких вставок переменного тока

 

 

 

 

Категория применения

Номинальное напряжение переменного тока, В

Максимальное рабочее напряжение переменного тока, В

gG, gM, aR
, aM, gR
,
 

230

253

gS
, gU, gK
 

400

440

 

500

550

 

690

725

 

1000

1100

gN
, gD
 

600

600

Для североамериканской системы плавких вставок максимальное рабочее напряжение равно номинальному напряжению.
 
Допускаются другие номинальные напряжения в зависимости от применения.
 

 

Таблица 5 - Стандартные номиналы рабочего напряжения плавких вставок постоянного тока

 

 

 

 

 

Категория применения

Стандартное номинальное напряжение постоянного тока, В, не более

Стандартное максимальное рабочее напряжение постоянного тока, В

Постоянная времени

gG, gM, gU, gK

500 В

+10% более заявленного номинала

15-20 мс

gN, gD

500 В

+0% более заявленного номинала
 

10-15 мс

aR, gR, gS

1500 В
 
+5% более заявленного номинала
 

15-20 мс

Инвертор напряжения (номинал инвертора)

1500 В
 
+10% более заявленного номинала
 

1-3 мс

gPV

1500 В
 
+0% более заявленного номинала
 

1-3 мс

Для североамериканской системы плавких вставок максимальное рабочее напряжение равно номинальному напряжению.
 
Допускаются другие номинальные напряжения в зависимости от применения.
 

 

Номинальное напряжение плавкой вставки определяется как максимальное напряжение сети, в которой применяется плавкая вставка. Испытательное напряжение, определенное в настоящем стандарте, представляет собой процент от номинального напряжения, учитывающий допустимые отклонения в сети и является коэффициентом запаса, при установке в устройство согласно стандарту.

 

      8 Защита кабеля

8.1 Общие положения

Плавкие вставки применяют для защиты кабеля в соответствии с требованиями IEC 60364-4-43.

Плавкие вставки применяют для обеспечения защиты оттока перегрузки и тока короткого замыкания; руководство по выбору плавких вставок указано ниже.

 

 

 

Категория применения gG

 

см. 8.2

Категории применения gN и gD (Северная Америка)

 

см. 8.3

Категории применения gR и gS (защита полупроводников)

 

см. 8.4

Категория применения gU

 

см. 8.5

Категория применения gK

 

см. 8.6

Категория применения gPV

см. 8.7

 

Согласно IEC 60364-4-43 каждую цепь необходимо проектировать с учетом низкой вероятности возникновения небольших перегрузок в течение длительного времени. При небольших перегрузках в диапазоне от 1 до 1,45 номинального тока устройства защиты от перегрузки устройство может не сработать в течение установленного времени. Превышение номинальных значений рабочих температур значительно увеличивают электрическое сопротивление переходных соединений.

Внимание! Запрещается применять устройство защиты от перегрузки в качестве устройства ограничения нагрузки. Непрерывная работа плавкой вставки за пределами установленных для нее номинальных токов может привести к перегреву и нестабильной работе.

Допускается применение плавких вставок в цепях только для защиты от короткого замыкания. В этом случае защиту от перегрузки обеспечивают другими средствами.

Руководство по защите от коротких замыканий приведено в 8.5 и разделе 13.

8.2 Категория применения gG

Плавкие вставки категории применения gG способны отключать сверхтоки в проводниках до того, как такие токи могут вызвать повышение температуры, повреждающее изоляцию.

Выбор плавкой вставки осуществляют с помощью следующих этапов:

a) максимальное рабочее напряжение (см. таблицу 4) плавкой вставки выбирают больше или равным максимальному напряжению сети;

b) рассчитывают рабочий ток
цепи;
 
c) непрерывную токоведущую способность проводника
выбирают согласно требованиям IEC 60364-5-52;
 
d) номинальный ток
плавкой вставки выбирают равным или более рабочего тока цепи, но равным или менее продолжительной токоведущей способности проводника:
 
     
,
 
     
,
 
где
- рабочий ток цепи;
 
- продолжительная токоведущая способность проводника (см. IEC 60364-5-52);
 
- номинальный ток плавкой вставки;
 
- условный ток расцепления [IEC 60050-442:1998, 442-05-55], см. рисунок 6.
 
Для плавких предохранителей gG значение
(согласно правилам установки МЭК) - это
.
 

Когда плавкие вставки выбирают по изложенному выше принципу, форма кривой времятоковых характеристик обеспечивает необходимую защиту проводников при высоких сверхтоках.

 

 

 

 

     Рисунок 6 - Токи для выбора плавких вставок

8.3 Категория применения gN и gD

Требования по выбору плавких предохранителей для защиты кабеля определены в правилах устройства электроустановок Северной Америки.

a) Номинал напряжения плавкого предохранителя выбирается равным или более максимального напряжения сети.

b) Ток нагрузки рассчитывают и умножают на коэффициент 1,25 для продолжительных нагрузок (продолжительные нагрузки - это нагрузки в течение 2 ч или более).

c) Сечение проводника выбирают согласно таблице допустимой токовой нагрузки (токоведущая способность), указанной в правилах устройства электроустановок.

d) Общее правило выбора плавкого предохранителя - это выбор плавкого предохранителя, стандартный номинал тока которого совпадает с допустимой токовой нагрузкой. Для допустимой токовой нагрузки на проводник менее 800 А, при условии что допустимая нагрузка на проводник находится между двумя стандартными значениями тока плавкой вставки, применяется плавкая вставка, имеющая больший номинальный ток. Для допустимой токовой нагрузки на проводник 800 А или более, при условии что допустимая нагрузка на проводник находится между двумя стандартными значениями тока плавкой вставки, применяется плавкая вставка, имеющая меньший номинальный ток.

e) Выбранный плавкий предохранитель защищает проводник в условиях короткого замыкания и перегрузок. На практике североамериканский стандарт проводников был согласован со стандартами плавких предохранителей так, чтобы обеспечивать защиту от короткого замыкания. Для других типов проводников, номинал выдерживаемого тока короткого замыкания сравнивают с характеристиками плавкого предохранителя, чтобы убедиться, что проводник не получит повреждений.

8.4 Категории применения gR и gS

Плавкие вставки для защиты полупроводниковых аппаратов указаны в стандарте IEC 60269-4 (раздел 15). При обеспечении защиты от короткого замыкания применяют плавкие вставки категории применения aR. При обеспечении защиты от перегрузки для проводников, питающих полупроводниковый преобразователь, применяют плавкие вставки категории применения gR, оптимизированной для низких значений
и категории применения gS, оптимизированной для низких значений рассеиваемой мощности.
 

Выбор плавких вставок для защиты кабеля указан в 8.2.

8.5 Категория применения gU

Плавкие вставки категории gU предназначены для защиты кабелей, допускается применение плавких вставок категории gG, но рабочие характеристики gU оптимальны для применения в электросетях. Выбор плавких вставок для защиты кабеля указан в 8.2.

8.6 Категория применения gK

Плавкие вставки категории gK, как и вставки категории gG, предназначены для защиты кабеля, но их диапазон номинального тока составляет до 4800 А, и это предохранители с очень высоким ограничением тока и низкими характеристиками тока срабатывания. Выбор плавких вставок для защиты кабеля указан в 8.2.

8.7 Категория применения gPV

Плавкие вставки для защиты ФЭС указаны в IEC 60269-6 (раздел 19). Эти плавкие вставки предназначены для защиты от перегрузок, а также отключения фотоэлектрических цепочек, батарей и блоков.

8.8 Защита только от тока короткого замыкания

8 области применения, где плавкие вставки обеспечивают резервную защиту или защиту от короткого замыкания кабеля, необходимо обеспечить координацию путем подбора плавких вставок, пропускающих значения
менее тех, которые могут выдерживать проводники. Для коротких замыканий продолжительностью 5 с или менее выдерживаемое
проводников определяют с помощью выражения
 
     
,
 

где S - площадь поперечного сечения, мм2,

k - коэффициент, который зависит от материала проводника и предельной температуры, выдерживаемой изоляцией. Значения k для разных сочетаний проводника и изоляции указаны в IEC 60364-4-43:2008, таблица 43А.

 

      9 Селективность устройств защиты

9.1 Общие положения

Селективность устройств защиты является важным аспектом, который необходимо учитывать при проектировании низковольтных установок. Селективность минимизирует последствия короткого замыкания, обеспечивает отключение только короткозамкнутой цепи, в то время как остальные цепи остаются включенными. Селективность достигается в том случае, когда короткое замыкание устраняется устройством защиты, установленным непосредственно перед местом короткого замыкания без срабатывания других устройств защиты.

На рисунке 7 приведена схема организации селективности для радиальной электросети.

В приведенной схеме рассмотрены следующие виды селективности:

 

 

 

между
и
 
см. 9.2;
 
между
и
 
см. 9.2;
 
между
и
 
см. 9.3;
 
между
и
,
 
см. 9.3;
 
между
и
 
см. 9.4;
 
между
и
 
см. раздел 14.
 

 

Основные средства для определения селективности между устройствами защиты - это времятоковые характеристики и значения
. В IEC 60269-2 представлены времятоковые характеристики только для диапазона времени
0,1 с. Значения
для диапазона времени <0,1 с должны быть указаны производителем.
 

 

 

 

     C - автоматический выключатель; F - плавкий предохранитель

     Рисунок 7 - Селективность. Общая схема сети

9.2 Селективность между плавкими предохранителями

9.2.1 Общие положения

Селективность между плавкими вставками проверяют посредством времятоковых характеристик (см. рисунок 8) для времени срабатывания
0,1 с и преддуговых и рабочих значений
для времени срабатывания <0,1 с.
 
Примечание - Производитель плавкого предохранителя указывает рабочие значения
при номинальных напряжениях, предполагающих короткое замыкание с очень низким полным сопротивлением. На практике сквозная характеристика
, как правило, имеет более низкое значение из-за сопротивления короткого замыкания и фактического напряжения, образующегося на плавком предохранителе во время работы.
 
9.2.2 Проверка селективности для времени срабатывания
0,1 с
 
Максимальное время срабатывания
должно иметь значение не более минимального преддугового времени
для каждого значения ожидаемого тока (см. рисунок 8).
 

 

 

 

     1 - максимальное время работы; 2 - минимальное преддуговое время

     При предоставлении только одной кривой характеристики плавкой вставки производитель должен указать допуски.

     Рисунок 8 - Проверка селективности между плавкими предохранителями
и
для времени срабатывания
0,1 с
 

9.2.3 Проверка селективности для времени срабатывания менее 0,1 с

Для времени срабатывания менее 0,1 с необходимо учитывать значения
. Максимальное рабочее значение
для
должно иметь значение не ниже минимального преддугового значения
для
.
 

9.2.4 Проверка общей селективности

Оба требования, установленных в 9.2.1 и 9.2.2, необходимо выполнить для достижения общей селективности между
и
. Эти проверки проводят путем рассмотрения времятоковых характеристик.
 
Плавкие предохранители по IEC 60269-2 одинаковой категории применения, например, gG, с номинальным током
16 А, соответствуют этим требованиям к общей селективности по определению, если отношение номинальных токов
к
составляет 1,6:1 или более. По этой причине дополнительные проверки со стороны потребителя не требуются. В случае плавких предохранителей категории gN или gD с номинальным током более 15 А отношение составляет 2:1.
 

9.3 Селективность автоматических выключателей, включенных перед плавкими предохранителями

9.3.1 Общие положения

Селективность проверяют с помощью времятоковых характеристик, значений
или путем испытаний.
 
9.3.2 Проверка селективности для времени срабатывания
0,1 с
 
Максимальное время срабатывания
или
должно иметь значение не выше минимального времени расцепления
(см. рисунок 9).
 

 

 

 

     
1
- минимальная характеристика расцепления
 
     Рисунок 9 - Проверка селективности между автоматическим выключателем
и предохранителями
и
 

9.3.3 Проверка селективности для времени срабатывания менее 0,1 с

Рабочее значение
плавкого предохранителя должно иметь значение не менее минимального значения расцепления
автоматического выключателя.
 
Значения
плавких предохранителей выбирают согласно значениям, указанным в настоящем стандарте.
 

Номинал автоматического выключателя определяют по его времятоковым характеристикам, а в зоне мгновенного расцепления информацию представляет производитель.

9.3.4 Проверка общей селективности

Требования по 9.3.2 и 9.3.3 следует выполнять для достижения общей селективности между
и
или
.
 

Как правило, производители автоматических выключателей предоставляют таблицу селективности между автоматическими выключателями и выбранными плавкими предохранителями. Такой выбор действителен и для плавких предохранителей с одинаковым или более низким номинальным током.

9.4 Селективность плавких предохранителей, включенных перед автоматическими выключателями

9.4.1 Общие положения

Селективность проверяют с помощью времятоковых характеристик, значений
или путем испытаний.
 
9.4.2 Проверка селективности для времени срабатывания
0,1 с
 
Максимальное время срабатывания автоматического выключателя С3 должно иметь значение не более минимального преддугового времени плавкого предохранителя
(см. рисунок 10).
 

9.4.3 Проверка селективности для времени срабатывания менее 0,1 с

Минимальное преддуговое значение
плавкого предохранителя должно превышать максимальное значение
расцепления автоматического выключателя.
 
Значения
плавких предохранителей определяют по значениям, указанным в настоящем стандарте.
 

Выбор для автоматического выключателя определяют по его времятоковым характеристикам, а в зоне мгновенного расцепления информацию предоставляет производитель.

9.4.4 Проверка общей селективности

Требования по 9.4.2 и 9.4.3 следует выполнять для достижения общей селективности между
и
. Для ожидаемых токов менее
(см. рисунок 11) селективность достигнута. Для ожидаемых токов более
селективность не достигнута.