Выдержки из стандарта на автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения (с комментариями)

Ниже приведены выдержки из ГОСТ Р 50345-99 (МЭК 60898-95), необходимые при проектировании электрооборудования зданий, и ряд комментариев к ним.
Стандарт принят и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 23 декабря 1999 г. № 680-ст. За исключением приложения К он представляет собой аутентичный текст международного стандарта МЭК 60898 (1995-02) «Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения» с дополнительными требованиями, учитывающими потребности экономики страны и требования действующих государственных стандартов.
1. Общие положения
1.1. Область применения
Настоящий стандарт распространяется на воздушные автоматические выключатели (далее – выключатели) переменного тока для работы при частоте 50 или 60 Гц с номинальным напряжением (между фазами) не более 440 В, номинальным током не более 125 А. По возможности он согласуется с требованиями, содержащимися в ГОСТ 50030.2.
Выключатели предназначены для защиты от сверхтоков в зданиях и аналогичных установках; они рассчитаны на использование специально необученными для этого людьми и не нуждаются в обслуживании.
Настоящий стандарт не распространяется на выключатели:
– предназначенные для защиты двигателей,
– ток уставки которых регулируется средствами, доступными потребителю.
Для выключателей со степенью защиты выше IP20 по ГОСТ 14254, используемых в местах с жесткими условиями окружающей среды (например, с чрезмерной влажностью, слишком высокой или низкой температурой, с отложениями пыли) и в опасных условиях (например, взрывоопасных) может потребоваться особая конструкция.
Выключатели по настоящему стандарту считают пригодными для разъединения.
3. Определения
3.1.4. Автоматический выключатель (механический): Механический коммутационный аппарат, способный включать, проводить и отключать токи при нормальном состоянии цепи, а также включать, проводить в течение заданного времени и автоматически отключать токи в указанном аномальном состоянии цепи, таких как токи короткого замыкания.
3.2. Общие термины.
3.2.1. Сверхток: Любой ток, превышающий номинальный.
3.2.2. Ток перегрузки: Сверхток в электрически неповрежденной сети.
Примечание: Достаточно длительный ток перегрузки может привести к повреждению.
3.2.3. Ток короткого замыкания: Сверхток, обусловленный замыканием с ничтожно малым полным сопротивлением между точками, которые в нормальных условиях эксплуатации должны иметь различный потенциал.
Примечание: Ток короткого замыкания может явиться результатом повреждения или неправильного соединения.
3.3.5. Расцепитель: Устройство, механически связанное с автоматическим выключателем (или встроенное в него), которое освобождает удерживающее устройство в механизме автоматического выключателя и вызывает автоматическое срабатывание выключателя.
3.3.6. Максимальный расцепитель тока: Расцепитель, вызывающий срабатывание автоматического выключателя с выдержкой времени или без нее, когда ток в этом расцепителе превышает заданное значение.
3.3.7. Максимальный расцепитель тока с обратно-зависимой выдержкой времени: Максимальный расцепитель тока, срабатывающий после выдержки времени, находящейся в обратной зависимости от значения сверхтока.
3.3.8. Максимальный расцепитель тока прямого действия: Максимальный расцепитель тока, срабатывающий непосредственно от протекающего тока в главной цепи автоматического выключателя.
3.3.9. Расцепитель перегрузки: Максимальный расцепитель тока, предназначенный для защиты от перегрузок.
3.5. Характеристические параметры.
3.5.5. Наибольшая включающая и отключающая способность, I_cm: Переменная составляющая ожидаемого тока, выраженная его действующим значением, которую выключатель может включать, проводить в течение времени отключения и отключать при указанных условиях.
3.5.5.1. Предельная наибольшая отключающая способность I_cn: Отключающая способность, для которой предписанные условия соответственно указанному циклу испытаний не предусматривают способность выключателя проводить в течение условного времени ток, равный 0,85 его тока нерасцепления.
3.5.5.2. Рабочая наибольшая отключающая способность, I_cs: Отключающая способность, для которой предписанные условия соответственно указанному циклу испытаний предусматривают способность выключателя проводить в течение условного времени ток, равный 0,85 его тока нерасцепления.
3.5.6. Ток отключения: Ток в полюсе выключателя в момент возникновении дуги при отключении.
3.5.11. Время отключения: Интервал между началом размыкания автоматического выключателя и концом времени горения дуги.
3.5.14. Координация между последовательно соединенными аппаратами защиты от сверхтоков.
3.5.14.1. Предельный ток селективности, I_S: Координата точки пересечения времятоковой характеристики в зоне наибольшей отключающей способности защитного аппарата на стороне нагрузки и преддуговой характеристикой (для предохранителя) или времятоковой характеристикой расцепителя (для автоматического выключателя) другого защитного аппарата.
Примечание: Предельный ток селективности – это предельное значение тока:
– ниже которого при наличии двух последовательно соединенных аппаратов защиты от сверхтока аппарат со стороны нагрузки успевает завершить процесс отключения до того, как его начнет второй аппарат (т.е. обеспечивается селективность);
– выше которого при наличии двух последовательно соединенных аппаратов защиты от сверхтоков аппарат со стороны нагрузки может не успеть завершить процесс отключения до того, как его начнет второй аппарат (т.е. селективность не обеспечивается).
3.5.14.2. Ток координации, I_в: Координата точки пересечения времятоковых характеристик наибольшей отключающей способности двух аппаратов защиты от сверхтоков.
Примечание: Ток координации – предельное значение тока, выше которого при наличии двух последовательно соединенных аппаратов защиты от сверхтоков защитный аппарат, расположенный со стороны питания, как правило, но не обязательно обеспечивает резервную защиту второго защитного аппарата.
3.5.15. Условный ток нерасцепления, I_nt: Установленное значение тока, который выключатель способен проводить заданное (условное) время без расцепления.
3.5.16. Условный ток расцепления, I_t: Установленное значение тока, вызывающее расцепление выключателя в пределах заданного (условного) времени.
3.5.17. Ток мгновенного расцепления: Минимальное значение тока, вызывающее срабатывание выключателя без выдержки времени.
4. Классификация
Выключатели подразделяют:
4.1. По числу полюсов:
– однополюсные выключатели,
– двухполюсные выключатели с одним защищенным полюсом,
– двухполюсные выключатели с двумя защищенными полюсами,
– трехполюсные выключатели с тремя защищенными полюсами,
– четырехполюсные выключатели с тремя защищенными полюсами,
– четырехполюсные выключатели с четырьмя защищенными полюсами.
4.2. По защите от внешних воздействий:
– закрытого исполнения (не нуждающиеся в соответствующей оболочке),
– открытого исполнения (для использования с соответствующей оболочкой).
4.3. По способу монтажа:
– настенного типа,
– утопленного типа,
– панельно-щитового типа для установки в распределительных шкафах.
4.4. По способу присоединения:
– выключатели, электрическое присоединение которых не связано с механическими креплениями,
– выключатели, соединения которых связано с механическими креплениями, например, втычного типа.
4.5. По току мгновенного расцепления – типов В, С, D.
Характеристики автоматических выключателей.
5.2.1.1. Номинальное рабочее напряжение U_e: установленное изготовителем значение напряжения, связанное с его работоспособностью (особенно при коротких замыканиях).
5.2.1.2. Номинальное напряжение изоляции, U_i.
5.2.2. Номинальный ток, I_n: Установленный изготовителем ток, который выключатель способен проводить в продолжительном режиме при указанной контрольной температуре окружающего воздуха.
Стандартная контрольная температура окружающего воздуха составляет 30 °С.
5.2.3. Номинальная частота.
5.2.4. Номинальная отключающая способность.
Значение предельной наибольшей отключающей способности, установленное для выключателя (см. п. 3.5.5.1). Значение I_cn указывается на корпусе автоматического выключателя.
Примечание: Данной номинальной отключающей способности выключателя соответствует определенная рабочая отключающая способность I_cs.
5.3.1. Предпочтительные значения номинального напряжения.
К предпочтительным значениям номинального напряжения относятся значения, указанные в табл. 1.

Таблица 1.

Примечания к табл. 1:
1. В ГОСТ 29322 стандартизовано значение напряжения 230/400 В. Это значение должно постепенно вытеснить значения 220/380 В и 240/415 В.
2. Там, где в настоящем стандарте имеется ссылка на напряжения 230 или 400 В, возможно считать это равным напряжениям 220 или 240 В и 380 или 415 В соответственно.
3. Выключатели, соответствующие требованиям настоящего стандарта, могут использоваться в IT системе.

5.3.5. Стандартные диапазоны мгновенного расцепления указаны в табл. 2.

Таблица 2.

7.1. Диапазон температур окружающего воздуха.
Температура окружающего воздуха не должна превышать 40 °С, а ее среднесуточное значение не должно превышать 35 °С. Нижний предел температуры окружающего воздуха составляет минус 5 °С.
Выключатели, предназначенные для эксплуатации при температуре окружающего воздуха выше 40 °С или ниже минус 5 °С, должны либо быть специально спроектированы, либо использоваться согласно указаниям в каталоге изготовителя.
8.6.1. Нормальная времятоковая характеристика.
Характеристика расцепления выключателей должна обеспечивать эффективную защиту цепи без срабатывания при номинальном токе.
Эта времятоковая характеристика (характеристика расцепления) выключателя определяется условиями и значениями согласно табл. 3.
Табл. 3 действительна для выключателя, смонтированного и работающего при контрольной температуре калибровки 30⁺⁵ °С.

Таблица 3.

Времятоковые рабочие характеристики автоматических выключателей

1) Термин «холодное» означает без предварительного пропускания тока при контрольной температуре калибровки.

8.6.2. Условные параметры.
8.6.2.1. Условное время равно 1 ч для выключателей с номинальным током до 63 А включительно и 2 ч – с номинальным током свыше 63 А.
8.6.2.2. Условный ток нерасцепления I_nt.
Условный ток нерасцепления выключателя равен 1,13 его номинального тока.
8.6.2.3. Условный ток расцепления I_t.
Условный ток расцепления выключателя равен 1,45 его номинального тока.
На рис. 1 показан пример координации предохранителя и автоматического выключателя.

Рис. 1. Времятоковая характеристика и характеристика I²t:
I – ожидаемый ток короткого замыкания; I_cn – номинальная предельная наибольшая отключающая способность; I_s – предельный ток селективности; I_в – ток координации;
А – минимальная преддуговая характеристика предохранителя; В – максимальная рабочая характеристика предохранителя; С – максимальная времятоковая характеристика и характеристика I²t автоматического выключателя

Наши комментарии:
1. В отступление от пункта 1.1 ГОСТ Р 50345-99 многие изготовители выпускают автоматические выключатели, работающие как на переменном, так и на постоянном токе. Технические данные этих выключателей приводятся в каталогах изготовителей.
2. Автоматические выключатели, соответствующие требованиям ГОСТ Р 50345-99, называют модульными с шириной одного модуля 17,5 мм, что позволяет легко определить общее количество модулей (электрических аппаратов), устанавливаемых в одном ряду электрощита и в целом в электрощите.
Установка автоматических выключателей и других электрических аппаратов в электрощите осуществляется, как правило, защелкиванием на специальную стальную рейку.
3. При выборе модульного автоматического выключателя необходимо определить тип его защитной характеристики В, С или D (см. Табл. 3).
По данным фирмы АВВ:
– выключатели с характеристикой В предназначены для защиты цепей с активными нагрузками и протяженных линий;
– выключатели с характеристикой С применяются для защиты цепей с активными нагрузками и небольшими индуктивными нагрузками;
– выключатели с характеристикой D используются для защиты цепей с индуктивными нагрузками или нагрузок с большими пусковыми токами.
Практически в отечественных проектах электрооборудования зданий в основном применяются выключатели с характеристикой С и значительно меньше выключатели с характеристикой В.
Отметим, что изготовители выпускают выключатели с характеристикой D с верхним пределом диапазона 20 I_n взамен 50 I_n, указанного в табл. 3.
4. Для защиты групповых сетей целесообразно принимать значения номинальных токов расцепителей автоматических выключателей и предохранителей, указанных в государственных стандартах ГОСТ Р 51628-2000, ГОСТ Р 51732-2001 и ГОСТ Р 51778-2001.
Соответствующие выдержки приводятся в табл. 4–6.

Таблица 4.

Из ГОСТ Р 51628-2000:

Таблица 5.

Из ГОСТ Р 51778-2001:

Таблица 6.

Из ГОСТ Р 51732-2001:

Отметим следующее.
– В стандартах ГОСТ Р 51628-2000, ГОСТ Р 51778-2001 и ГОСТ Р 51732-2001 указано минимальное значение номинального тока 10 А, автоматических выключателей, применяемых для защиты групповых цепей.
Исключение составляет номинальный ток автоматических выключателей 6 А, устанавливаемых в основном для защиты групповых цепей в садовых домиках (см. табл. 4).
– Очевидно, что для защиты групповых цепей, наряду с автоматическими выключателями, указанными в табл. 4 и 6, должны по аналогии с табл. 5 применяться автоматические выключатели с номинальным током 20 А.
5. При проектировании электроустановок необходимо определять фактический номинальный ток In модульных автоматических выключателей в зависимости от:
– температуры окружающего воздуха;
– времени работы под нагрузкой;
– влияния соседних электрических аппаратов, установленных в щите.
Указанные выше факторы влияют на ток расцепителя автоматического выключателя.
Расчет номинального тока автоматического выключателя I_n выполняется в 3 этапа.
1 этап. Определяем I_n с учетом температуры окружающего воздуха. Номинальный ток выключателей с характеристиками В, С и D калибруется при температуре окружающего воздуха 300 °С. В табл. 7 указаны значения I_n модульных автоматических выключателей S200 М/Р фирмы АВВ с характеристиками В, С и D в диапазоне от – 40 °С до +70 °С.

Таблица 7.

2 этап. Если время работы автоматического выключателя под нагрузкой превышает 1 ч, необходимо значение I_n, определенное по табл. 7, умножить на коэффициент 0,9.
3 этап. Если модульный автоматический выключатель установлен вплотную в одном ряду с другими электрическими аппаратами, необходимо значение I_n, полученное на 2 этапе, умножить на коэффициент F_m, учитывающий влияние соседних электрических аппаратов (см. табл. 8).

Таблица 8.

 
Так, для автоматического выключателя S292 фирмы АВВ с характеристикой С и номинальным током 16 А, работающего под нагрузкой более 1 ч при температуре окружающего воздуха + 40 °С и установленного в щите в ряду из 8 электрических аппаратов, I_n =15,1 х 0,9 х 0,77 = 10,5 А, где I_n =15,1 принят по данным табл. 7.
Из приведенного выше расчета следует, что для принятого в проекте автоматического выключателя расчетный ток групповой линии не должен превышать 10,5 А.
6. На рис. 2 приведены времятоковые характеристики автоматических выключателей с защитными характеристиками В, С и D для переменного и постоянного тока, по которым в зависимости от кратности тока короткого замыкания или тока перегрузки к их номинальному току можно определить время отключения этих выключателей.

Рис. 2. Времятоковые характеристики выключателей с защитными характеристиками В, С и D для переменного и постоянного токов

 
Отметим, что расчеты тока однофазного короткого замыкания в электрических сетях, защищаемых автоматическими выключателями с характеристиками В, С и D, должны подтверждать выполнение требования пункта 1.7.79 Правил устройства электроустановок в части обеспечения времени автоматического отключения питании, равного 0,4 с для системы заземления TN.
Так, для автоматического выключателя с номинальным током 16 А токи однофазного короткого замыкания должны составлять:
– 16 х 5 = 80 А для характеристики В;
– 16 х 10 = 160 А для характеристики С.
При этом в соответствии с данными табл. 3 время автоматического отключения питания составляет менее 0,1 с.
7. В каталогах зарубежных фирм (АВВ, Legrand, Schneider Electric) указываются типы и технические данные автоматических выключателей, обеспечивающих селективность при их последовательном соединении.
В заключение отметим, что при приобретении автоматических выключателей необходимо требовать сертификат соответствия Госстандарта России и избегать подделок, значительно ухудшающих электро- и пожарную безопасность электроустановок зданий.